USB协议中的ACK握手问题与影响

USB (Universal Serial Bus) 是一种广泛使用的接口标准，允许主机与各种设备进行高速数据交换。在这个部分，我们将重点讨论USB 2.0协议中的一种特殊情况——被破坏的ACK (Acknowledgment) 握手及其对数据传输的影响。 USB 2.0协议，由Compaq、Hewlett-Packard、Intel等七家公司联合制定，显著提高了数据传输速度，可达480 Mbps（约60 MB/s），相较于USB 1.1的传输速率有了极大的提升，大约快40倍。尽管USB 2.0和USB 1.1版本之间存在向下兼容性，但在实际应用中，设备的传输速率会根据连接的接口类型受到限制。 在正常情况下，USB通信依赖于可靠的数据传输机制，其中ACK握手起着关键作用。ACK是确认帧，它用于确认数据包的正确接收，这对于保持发送者和接收者之间的同步至关重要。当发送者发送一个数据包后，期待接收者的ACK作为响应，确认数据已成功送达。如果ACK丢失或损坏，这可能导致数据包的丢失同步，即发送者和接收者在一段时间内无法保持一致的通信状态。 例如，如图8.47所示，如果发送者发送了一个有效数据包，但接收者接收到的ACK出错，这会导致发送者不清楚数据是否已被正确接收。在处理周期结束后，双方可能会在位序列上出现不一致，因为发送者没有得到正确的反馈。为解决这个问题，在处理I+1开始时，接收器可能会发送一个新的ACK，促使发送者重新触发其位序列，从而恢复同步。 然而，当发送器尝试重发数据时，它必须确保新数据与原始数据完全一致，包括长度和内容。如果由于缓冲溢出等问题导致无法发送相同大小的数据，发送器可能需要使用位填充来终止处理，并可能在数据包中插入错误的CRC（循环冗余校验码），以便接收者能够检测到问题。这样做避免了接收者误将局部数据包解析为完整包。 USB 2.0协议中的被破坏ACK握手事件强调了保持数据传输可靠性和同步的重要性，以及如何通过适当的错误处理策略来应对这种潜在的通信故障。理解这些细节有助于开发者设计出更稳定和高效的USB设备与主机交互系统。