這個網(wǎng)站上講USB比較原理的東西太少了,現(xiàn)在貼點(diǎn)資料上來,看了這個,再看這里提供的一些參孝程式對于剛接觸USB的人來說就會好理解多了,雖然WCH送我的樣片現(xiàn)在還沒有達(dá)到應(yīng)有的效果(主要是沒看到USB一些最基本的東西,對網(wǎng)站提供的程式不能好好的理解,看了下面的可能就知道USB就是哪么回事,用IO口仿制起來也有思路了,因此發(fā)上來,也算是對WCH送我2片樣片的回報了)

1 USB的八個問題和答案(適用初學(xué)者) 問題一:USB的傳輸線結(jié)構(gòu)是如何的呢?

答案一:一條USB的傳輸線分別由地線、電源線、D+、D-四條線構(gòu)成,D+和D-是差分輸入線,它使用的是3.3V的電壓(注意哦,與CMOS的5V電平不同),而電源線和地線可向設(shè)備提供5V電壓,最大電流為500MA(可以在編程中設(shè)置的,至于硬件的實(shí)現(xiàn)機(jī)制,就不要管它了)。

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問題二:數(shù)據(jù)是如何在USB傳輸線里面?zhèn)魉偷?

答案二:數(shù)據(jù)在USB線里傳送是由低位到高位發(fā)送的。

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問題三:USB的編碼方案?

答案三:USB采用不歸零取反來傳輸數(shù)據(jù),當(dāng)傳輸線上的差分?jǐn)?shù)據(jù)輸入0時就取反,輸入1時就保持原值,為了確保信號發(fā)送的準(zhǔn)確性,當(dāng)在USB總線上發(fā)送一個包時,傳輸設(shè)備就要進(jìn)行位插入***作(即在數(shù)據(jù)流中每連續(xù)6個1后就插入一個0),從而強(qiáng)迫NRZI碼發(fā)生變化。這個了解就行了,這些是由專門硬件處理的。

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問題四:USB的數(shù)據(jù)格式是怎么樣的呢?

答案四:和其他的一樣,USB數(shù)據(jù)是由二進(jìn)制數(shù)字串構(gòu)成的,首先數(shù)字串構(gòu)成域(有七種),域再構(gòu)成包,包再構(gòu)成事務(wù)(IN、OUT、SETUP),事務(wù)最后構(gòu)成傳輸(中斷傳輸、并行傳輸、批量傳輸和控制傳輸)。下面簡單介紹一下域、包、事務(wù)、傳輸,請注意他們之間的關(guān)系。

(一)域:是USB數(shù)據(jù)最小的單位,由若干位組成(至于是多少位由具體的域決定),域可分為七個類型:

1、同步域(SYNC),八位,值固定為0000 0001,用于本地時鐘與輸入同步

2、標(biāo)識域(PID),由四位標(biāo)識符+四位標(biāo)識符反碼構(gòu)成,表明包的類型和格式,這是一個很重要的部分,這里可以計算出,USB的標(biāo)識碼有16種,具體分類請看問題五。

3、地址域(ADDR):七位地址,代表了設(shè)備在主機(jī)上的地址,地址000 0000被命名為零地址,是任何一個設(shè)備第一次連接到主機(jī)時,在被主機(jī)配置、枚舉前的默認(rèn)地址,由此可以知道為什么一個USB主機(jī)只能接127個設(shè)備的原因。

4、端點(diǎn)域(ENDP),四位,由此可知一個USB設(shè)備有的端點(diǎn)數(shù)量最大為16個。

5、幀號域(FRAM),11位,每一個幀都有一個特定的幀號,幀號域最大容量0x800,對于同步傳輸有重要意義(同步傳輸為四種傳輸類型之一,請看下面)。

6、數(shù)據(jù)域(DATA):長度為0~1023字節(jié),在不同的傳輸類型中,數(shù)據(jù)域的長度各不相同,但必須為整數(shù)個字節(jié)的長度

7、校驗(yàn)域(CRC):對令牌包和數(shù)據(jù)包(對于包的分類請看下面)中非PID域進(jìn)行校驗(yàn)的一種方法,CRC校驗(yàn)在通訊中應(yīng)用很泛,是一種很好的校驗(yàn)方法,至于具體的校驗(yàn)方法這里就不多說,請查閱相關(guān)資料,只須注意CRC碼的除法是模2運(yùn)算,不同于10進(jìn)制中的除法。

(二)包:由域構(gòu)成的包有四種類型,分別是令牌包、數(shù)據(jù)包、握手包和特殊包,前面三種是重要的包,不同的包的域結(jié)構(gòu)不同,介紹如下

1、令牌包:可分為輸入包、輸出包、設(shè)置包和幀起始包(注意這里的輸入包是用于設(shè)置輸入命令的,輸出包是用來設(shè)置輸出命令的,而不是放據(jù)數(shù)的)

其中輸入包、輸出包和設(shè)置包的格式都是一樣的:

SYNC+PID+ADDR+ENDP+CRC5(五位的校驗(yàn)碼)

(上面的縮寫解釋請看上面域的介紹,PID碼的具體定義請看問題五)

幀起始包的格式:

SYNC+PID+11位FRAM+CRC5(五位的校驗(yàn)碼)

2、數(shù)據(jù)包:分為DATA0包和DATA1包,當(dāng)USB發(fā)送數(shù)據(jù)的時候,當(dāng)一次發(fā)送的數(shù)據(jù)長度大于相應(yīng)端點(diǎn)的容量時,就需要把數(shù)據(jù)包分為好幾個包,分批發(fā)送,DATA0包和DATA1包交替發(fā)送,即如果第一個數(shù)據(jù)包是DATA0,那第二個數(shù)據(jù)包就是DATA1。但也有例外情況,在同步傳輸中(四類傳輸類型中之一),所有的數(shù)據(jù)包都是為DATA0,格式如下: 作者: 60.214.232.* 2008-11-3 09:52   回復(fù)此發(fā)言 -------------------------------------------------------------------------------- 2 USB的八個問題和答案(適用初學(xué)者) SYNC+PID+0~1023字節(jié)+CRC16

3、握手包:結(jié)構(gòu)最為簡單的包,格式如下

SYNC+PID

(注上面每種包都有不同類型的,USB1.1共定義了十種包,具體請見問題五)

(三)事務(wù):分別有IN事務(wù)、OUT事務(wù)和SETUP事務(wù)三大事務(wù),每一種事務(wù)都由令牌包、數(shù)據(jù)包、握手包三個階段構(gòu)成,這里用階段的意思是因?yàn)檫@些包的發(fā)送是有一定的時間先后順序的,事務(wù)的三個階段如下:

1、令牌包階段:啟動一個輸入、輸出或設(shè)置的事務(wù)

2、數(shù)據(jù)包階段:按輸入、輸出發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)

3、握手包階段:返回數(shù)據(jù)接收情況,在同步傳輸?shù)腎N和OUT事務(wù)中沒有這個階段,這是比較特殊的。

事務(wù)的三種類型如下(以下按三個階段來說明一個事務(wù)):

1、 IN事務(wù):

令牌包階段——主機(jī)發(fā)送一個PID為IN的輸入包給設(shè)備,通知設(shè)備要往主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù);

數(shù)據(jù)包階段——設(shè)備根據(jù)情況會作出三種反應(yīng)(要注意:數(shù)據(jù)包階段也不總是傳送數(shù)據(jù)的,根據(jù)傳輸情況還會提前進(jìn)入握手包階段)

1) 設(shè)備端點(diǎn)正常,設(shè)備往入主機(jī)里面發(fā)出數(shù)據(jù)包(DATA0與DATA1交替);

2) 設(shè)備正在忙,無法往主機(jī)發(fā)出數(shù)據(jù)包就發(fā)送NAK無效包,IN事務(wù)提前結(jié)束,到了下一個IN事務(wù)才繼續(xù);

3) 相應(yīng)設(shè)備端點(diǎn)被禁止,發(fā)送錯誤包STALL包,事務(wù)也就提前結(jié)束了,總線進(jìn)入空閑狀態(tài)。

握手包階段——主機(jī)正確接收到數(shù)據(jù)之后就會向設(shè)備發(fā)送ACK包。

2、 OUT事務(wù):

令牌包階段——主機(jī)發(fā)送一個PID為OUT的輸出包給設(shè)備,通知設(shè)備要接收數(shù)據(jù);

數(shù)據(jù)包階段——比較簡單,就是主機(jī)會設(shè)備送數(shù)據(jù),DATA0與DATA1交替

握手包階段——設(shè)備根據(jù)情況會作出三種反應(yīng)

1)設(shè)備端點(diǎn)接收正確,設(shè)備往入主機(jī)返回ACK,通知主機(jī)可以發(fā)送新的數(shù)據(jù),如果數(shù)據(jù)包發(fā)生了CRC校驗(yàn)錯誤,將不返回任何握手信息;

2) 設(shè)備正在忙,無法往主機(jī)發(fā)出數(shù)據(jù)包就發(fā)送NAK無效包,通知主機(jī)再次發(fā)送數(shù)據(jù);

3) 相應(yīng)設(shè)備端點(diǎn)被禁止,發(fā)送錯誤包STALL包,事務(wù)提前結(jié)束,總線直接進(jìn)入空閑狀態(tài)。

3、SETUT事務(wù):

令牌包階段——主機(jī)發(fā)送一個PID為SETUP的輸出包給設(shè)備,通知設(shè)備要接收數(shù)據(jù);

數(shù)據(jù)包階段——比較簡單,就是主機(jī)會設(shè)備送數(shù)據(jù),注意,這里只有一個固定為8個字節(jié)的DATA0包,這8個字節(jié)的內(nèi)容就是標(biāo)準(zhǔn)的USB設(shè)備請求命令(共有11條,具體請看問題七)

握手包階段——設(shè)備接收到主機(jī)的命令信息后,返回ACK,此后總線進(jìn)入空閑狀態(tài),并準(zhǔn)備下一個傳輸(在SETUP事務(wù)后通常是一個IN或OUT事務(wù)構(gòu)成的傳輸)

(四)傳輸:傳輸由OUT、IN、SETUP事務(wù)其中的事務(wù)構(gòu)成,傳輸有四種類型,中斷傳輸、批量傳輸、同步傳輸、控制傳輸,其中中斷傳輸和批量轉(zhuǎn)輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)一樣,同步傳輸有最簡單的結(jié)構(gòu),而控制傳輸是最重要的也是最復(fù)雜的傳輸。

1、中斷傳輸:由OUT事務(wù)和IN事務(wù)構(gòu)成,用于鍵盤、鼠標(biāo)等HID設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸中

2、批量傳輸:由OUT事務(wù)和IN事務(wù)構(gòu)成,用于大容量數(shù)據(jù)傳輸,沒有固定的傳輸速率,也不占用帶寬,當(dāng)總線忙時,USB會優(yōu)先進(jìn)行其他類型的數(shù)據(jù)傳輸,而暫時停止批量轉(zhuǎn)輸。

3、同步傳輸:由OUT事務(wù)和IN事務(wù)構(gòu)成,有兩個特殊地方,第一,在同步傳輸?shù)腎N和OUT事務(wù)中是沒有返回包階段的;第二,在數(shù)據(jù)包階段所有的數(shù)據(jù)包都為DATA0

4、控制傳輸:最重要的也是最復(fù)雜的傳輸,控制傳輸由三個階段構(gòu)成(初始設(shè)置階段、可選數(shù)據(jù)階段、狀態(tài)信息步驟),每一個階段可以看成一個的傳輸,也就是說控制傳輸其實(shí)是由三個傳輸構(gòu)成的,用來于USB設(shè)備初次加接到主機(jī)之后,主機(jī)通過控制傳輸來交換信息,設(shè)備地址和讀取設(shè)備的描述符,使得主機(jī)識別設(shè)備,并安裝相應(yīng)的驅(qū)動程序,這是每一個USB開發(fā)者都要關(guān)心的問題。

1、初始設(shè)置步驟:就是一個由SET事務(wù)構(gòu)成的傳輸

2、可選數(shù)據(jù)步驟:就是一個由IN或OUT事務(wù)構(gòu)成的傳輸,這個步驟是可選的,要看初始設(shè)置步驟有沒有要求讀/寫數(shù)據(jù)(由SET事務(wù)的數(shù)據(jù)包階段發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)請求命令決定) 作者: 60.214.232.* 2008-11-3 09:52   回復(fù)此發(fā)言 -------------------------------------------------------------------------------- 3 USB的八個問題和答案(適用初學(xué)者) 3、 狀態(tài)信息步驟:顧名思義,這個步驟就是要獲取狀態(tài)信息,由IN或OUT事務(wù)構(gòu)成構(gòu)成的傳輸,但是要注意這里的IN和OUT事務(wù)和之前的INT和OUT事務(wù)有兩點(diǎn)不同:

1) 傳輸方向相反,通常IN表示設(shè)備往主機(jī)送數(shù)據(jù),OUT表示主機(jī)往設(shè)備送數(shù)據(jù);在這里,IN表示主機(jī)往設(shè)備送數(shù)據(jù),而OUT表示設(shè)備往主機(jī)送數(shù)據(jù),這是為了和可選數(shù)據(jù)步驟相結(jié)合;

2) 在這個步驟里,數(shù)據(jù)包階段的數(shù)據(jù)包都是0長度的,即SYNC+PID+CRC16

除了以上兩點(diǎn)有區(qū)別外,其他的一樣,這里就不多說

(思考:這些傳輸模式在實(shí)際***作中應(yīng)如何通過什么方式去設(shè)置?)

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問題五:標(biāo)識碼有哪些?

答案五:如同前面所說的標(biāo)識碼由四位數(shù)據(jù)組成,因此可以表示十六種標(biāo)識碼,在USB1.1規(guī)范里面,只用了十種標(biāo)識碼,USB2.0使用了十六種標(biāo)識碼,標(biāo)識碼的作用是用來說明包的屬性的,