"本资料主要探讨USB设备驱动开发的深度解析,由嵌入式培训专家宋宝华主讲,由华清远见教育集团提供。内容包括USB协议的详细介绍,USB驱动的框架结构,主机端和设备端驱动的解析,以及USB OTG的相关知识。"
USB及驱动框架简介:
USB(Universal Serial Bus)是一种通用串行总线,广泛应用于各种电子设备之间进行数据传输。USB协议定义了设备描述符、配置、接口和端点等核心概念,构建了一种层次化的拓扑结构。设备描述符包含了设备的类型、制造商、产品信息等;配置描述符则定义了设备的不同工作模式;接口描述符表示设备的不同功能单元;而端点是实际数据传输的通道。
USB驱动的体系结构:
USB驱动分为主机控制器驱动和设备驱动两大部分。主机控制器驱动负责管理USB总线,处理USB通信的底层细节,如事务处理、包格式等。设备驱动则根据连接的USB设备类型,实现与设备的具体交互逻辑。
主机端驱动:
主机端驱动包括主机控制器驱动和设备驱动。主机控制器驱动管理USB总线上的物理传输,如设置数据传输速率、识别连接设备等。设备驱动则是针对特定USB设备编写,理解设备的特性并处理设备发送和接收的数据。
设备端驱动:
在设备端,驱动分为设备控制器驱动和gadget驱动。设备控制器驱动是硬件级别的驱动,负责设备控制器的具体操作,如读写操作。gadget驱动则模拟设备的功能,提供给主机端驱动一个可交互的接口。
USB OTG:
USB OTG(On-The-Go)扩展了USB标准,允许设备之间直接通信,无需主机。OTG设备可以动态切换为主机或设备角色,简化了设备间的连接,比如手机可以直接连接到打印机或数码相机进行数据交换。
传输方式:
USB协议定义了四种传输类型:控制传输、同步传输、中断传输和批量传输。控制传输用于设备初始化和配置,同步传输适合实时数据流,中断传输适用于周期性数据,如鼠标移动,批量传输则用于大量数据的非实时传输。
设备状态:
USB设备有多种状态,如挂起、激活、恢复、配置、默认和断开等,这些状态反映了设备在不同操作下的行为。
USB控制器和接口:
USB控制器分为主机控制器和设备控制器,分别对应主机端和设备端。接口则有A型、B型、mini和micro等多种形式,适应不同的连接需求。
总结来说,USB设备驱动开发涵盖了从USB协议的理解,到驱动架构的设计,再到具体驱动程序的编写。理解这些知识点对于进行USB设备的开发和维护至关重要。通过深入学习,开发者可以更好地应对各种USB设备的连接和通信问题。