USB传输机制详解：总线带宽分配与USB Host软件结构

"USB传输机制与USB Host的软件结构" USB（通用串行总线）是一种通用接口，用于连接各种外部设备到计算机。USB系统由多个层次的软件组件构成，包括设备驱动软件（USBDD）、USB驱动（USBD）以及主机控制器驱动（HCD）。在USB的传输过程中，总线带宽的分配是一项关键任务，它决定了数据传输的效率和速度。 1、USB系统的软件结构 - 设备驱动软件（USBDD）：这是针对特定USB设备或设备类的驱动，负责与设备直接交互，执行读写操作和控制。 - USB驱动（USBD）：作为中间层，它提供对USB设备的抽象，处理数据传输，设备枚举，配置，同步传输，异步传输，电源管理和设备管理。 - 主机控制器驱动（HCD）：位于软件栈的最底层，它隐藏了硬件细节，处理IRP（I/O请求包），并将它们转换为物理总线上的事务。 2、USB传输机制 - 客户启动传输：从客户端软件发起，通过端点（Endpoint）、管道（Pipe）进行，涉及IRP、事务、包和帧的转换。 - 传输类型：包括控制传输、块传输、中断传输和同步传输。 - 总线带宽分配：根据设备需求分配USB总线的可用带宽，确保高效公平的数据传输。 - 控制传输：用于配置设备、获取设备状态等，包括一系列的读写操作。 - 块传输：适用于大量数据的快速传输，如文件传输。 - 数据触发同步与重试：确保数据正确无误地传输，通过DATA0和DATA1状态以及ACK信号进行错误检测和重试。 3、控制传输 - 流程：包括设置、数据、状态三个阶段。 - 读写过程：涉及主机向设备发送请求，设备响应，然后可能有数据交换，最后确认状态。 4、块传输 - 块操作流程：涉及设置传输参数，发起传输，接收或发送数据块，然后确认传输完成。 - 读写过程：主机通过指定端点向设备请求数据块或发送数据块。 5、数据触发同步与重试 - 正确传输：DATA0和DATA1交替，每次传输后根据ACK信号进行同步。 - 数据接收错：如果接收数据错误，会触发重传。 - ACK丢失：如果主机未收到ACK，设备会重新发送数据。 6、USB事务处理 - 包含令牌包、数据包和握手包等四种类型的包，这些包共同构成事务处理的基本单元。 - 事务处理格式和包格式定义了USB通信的规则和协议。 USB的这些组件和机制共同确保了设备间的稳定、高效和可靠通信。理解这些概念对于开发USB相关的软硬件至关重要，因为它们决定了USB系统的性能和兼容性。