USB驱动开发基础:硬件与软件解析
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更新于2024-07-24
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"USB驱动入门基础知识"
本文主要探讨USB驱动的基础知识,包括USB的历史、相关硬件和软件概念、以及USB协议的基本概述。对于想要学习USB驱动开发的人员来说,这是一份宝贵的入门资料。
1. **USB基础知识**
- USB(Universal Serial Bus),即通用串行总线,是一种连接计算机系统和外围设备的标准接口,旨在简化设备的连接和使用,提高数据传输速度。
2. **USB的来龙去脉**
- USB的出现是为了统一各种接口标准,简化设备连接,提供高速数据传输,并支持热插拔。
3. **USB相关的硬件**
- **控制器类型**:OHCI(Open Host Controller Interface)、UHCI(Universal Host Controller Interface)、EHCI(Enhanced Host Controller Interface)和xHCI(Extensible Host Controller Interface)是USB控制器的不同规范。OHCI和UHCI主要针对USB 1.1,而EHCI支持USB 2.0,xHCI用于USB 3.0及更高版本。
- **OHCI与UHCI**:OHCI更适合嵌入式系统,因为其硬件功能更全面,而UHCI则在Intel平台上常见,更多依赖软件支持。
- **EHCI**:引入了菊花链连接方式,提高了数据传输速率,支持USB 2.0高速模式。
- **xHCI**:扩展了控制器接口,兼容USB 3.0及以上版本,提供了更高的传输速率。
4. **USB接口的引脚定义和接口类型**
- 引脚定义包括电源、数据传输线等,接口类型有Type-A、Type-B、Mini-USB、Micro-USB等。
5. **USB相关的软件**
- **设备端固件**:每个USB设备都有固件,负责设备的初始化和数据交换。
- **主机端驱动**:USB驱动是操作系统的一部分,处理与USB设备的通信,包括枚举设备、分配资源、数据传输等。
- **测试和协议分析软件**:这些工具用于调试USB设备和验证USB协议的正确性。
6. **USB协议概览**
- **USB 2.0协议**:包含低速、全速和高速模式,最高理论传输速度为480Mbps。
- **USB协议版本与速度**:USB设计时速度逐渐提升,是为了确保兼容性和逐步升级。
- **USB系统结构**:以Host为中心,设备通过集线器连接,Host负责管理和协调所有设备的通信。
- **数据编码**:USB使用NRZI(Non-Return-to-Zero Inverted)编码和Bit-Stuffing技术保持数据同步和时钟恢复。
这份文档不仅涵盖了USB的基本概念,还深入到硬件和软件层面,是初学者理解USB驱动开发的良好起点。通过学习这些基础知识,开发者可以更好地理解USB设备的工作原理,从而编写和调试USB驱动程序。
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