USB2.0硬件原理与驱动开发技术详解

资源摘要信息:"《USB2.0原理与工程开发》是针对USB2.0技术的一本详细介绍和实用指南。本书主要分为两个部分，首先是USB2.0的硬件设计原理，其次是USB设备驱动程序的开发。书中还涉及了常用的USB接口芯片，为读者提供了在工程开发中的实践指导。 USB2.0技术作为现代计算机外设的主流接口技术之一，支持即插即用和热插拔，其传输速度最高可达480 Mbps，相较于早期的USB1.1标准有了显著的提升。USB2.0的硬件设计原理涵盖了USB接口的物理结构、电气特性、数据传输协议等内容。理解这些原理对于设计出兼容性和性能兼优的USB设备至关重要。 在工程开发方面，书中详细介绍了USB设备驱动程序的开发过程，包括USB驱动程序的架构、通信机制、数据处理流程等。这不仅有助于开发者编写稳定高效的驱动程序，还能帮助他们更好地理解操作系统如何与USB设备进行交互。 此外，USB接口芯片作为连接USB设备与计算机主板的桥梁，其选择和使用对于保证USB设备的稳定运行同样重要。本书中提及的常用USB接口芯片，不仅包括了各个型号芯片的基本功能和特点，还涉及了在不同应用环境下如何选择合适的芯片，以及如何处理可能出现的兼容性问题。 总体而言，《USB2.0原理与工程开发》是一本集理论与实践于一体的参考书，无论对于USB硬件工程师还是软件开发者，都是一本不可多得的学习材料。" 知识点: 1. USB2.0技术概述 USB2.0（Universal Serial Bus 2.0）是由USB实施者论坛（USB-IF）制定的一种高速串行总线标准，它在USB1.1的基础上显著提高了数据传输速率。USB2.0的标准传输速率最高可达480 Mbps，比USB1.1快40倍。 2. USB2.0硬件设计原理 USB2.0硬件设计原理主要包括USB接口的物理连接方式、电气特性、信号完整性、电源管理和数据传输协议等内容。USB接口有四种类型：标准A型、标准B型、迷你A型和迷你B型，它们在物理尺寸和引脚定义上有所不同。电气特性涉及信号电压、电流等参数。数据传输协议定义了如何进行数据包的打包、发送、接收和错误处理。 3. USB设备驱动程序开发 USB设备驱动程序开发是硬件和操作系统之间的关键部分，负责控制USB设备与计算机之间的通信。USB驱动程序架构通常包含主机控制器驱动（HCD）、USB核心驱动以及特定于设备的功能驱动（FDO）。通信机制涉及urb（USB Request Block）的使用、数据传输类型（控制传输、中断传输、批量传输和同步传输）等概念。 4. 常用USB接口芯片 在USB设备中，接口芯片负责实现USB协议的硬件部分，常见的USB接口芯片有FTDI（Future Technology Devices International Ltd）系列、PDIUSBD12、USBN960x等。这些芯片各有特点，开发者需要根据项目需求、成本预算和开发周期等因素来选择合适的USB芯片。此外，还要注意芯片的固件编程和调试，以确保设备的稳定运行。 5. USB即插即用与热插拔 USB技术支持即插即用（Plug and Play, PnP）和热插拔（Hot Plug），这意味着USB设备可以在不关闭计算机电源的情况下连接和断开连接。这为用户提供了极大的便利，也对硬件和驱动程序的设计提出了更高要求。 6. USB数据传输模式 USB2.0支持四种数据传输模式：控制传输、批量传输、中断传输和同步传输。控制传输主要用于设备的配置和状态查询；批量传输适用于大量数据的传输，例如打印机和扫描仪；中断传输则用于传输少量但需要即时响应的数据，如键盘和鼠标；同步传输则用于需要定期且不间断传输数据的设备，如音频和视频设备。 7. USB电源管理 USB设备的电源管理是USB设计中的一个重要部分，它涉及到如何在USB总线上为设备提供电源以及如何管理电源消耗。USB2.0标准定义了低功耗模式和正常模式下的电源供应要求，包括最大电流消耗和电压规格等。 通过深入理解这些知识点，工程师和开发者能够更好地进行USB2.0相关的硬件设计和软件开发，进而提升产品的性能和用户体验。