【文章內(nèi)容簡介】 k)如果你是從硬件開始來設(shè)計整個的系統(tǒng)你還要正確選擇傳輸?shù)姆绞蕉鳛橐粋€驅(qū)動程序的書寫者就只需要弄清楚他是采用的什么工作方式就行了通常所有的傳輸方式下的主動權(quán)都在PC邊,也就是host邊1．控制(Control)方式傳輸:控制傳輸是雙向傳輸,數(shù)據(jù)量通常較小。USB系統(tǒng)軟件用來主要進行查詢、配置和給USB設(shè)備發(fā)送通用的命令。控制傳輸方式可以包括132和64字節(jié)的數(shù)據(jù)，這依賴于設(shè)備和傳輸速度?？刂苽鬏?shù)湫偷赜迷谥饔嬎銠C和USB外設(shè)之間的端點(Endpoint)0之間的傳輸，但是指定供應(yīng)商的控制傳輸能用到其它的端點。(isochronous)方式：傳輸同步傳輸提供了確定的帶寬和間隔時間latency)。它被用于時間嚴(yán)格并具有較強容錯性的流數(shù)據(jù)傳輸，或者用于要求恒定的數(shù)據(jù)傳輸率的即時應(yīng)用中。例如執(zhí)行即時通話的網(wǎng)絡(luò)電話應(yīng)用時，使用同步傳輸模式是很好的選擇。同步數(shù)據(jù)要求確定的帶寬值和確定的最大傳輸次數(shù)。對于同步傳輸來說，即時的數(shù)據(jù)傳遞比完美的精度和數(shù)據(jù)的完整性更重要一些。(interrupt)方式：傳輸中斷方式傳輸主要用于定時查詢設(shè)備是否有中斷數(shù)據(jù)要傳輸，設(shè)備的端點模式器的結(jié)構(gòu)決定了它的查詢頻率，從1 到255ms 之間，這種傳輸方式典型的應(yīng)用在少量的分散的，不可預(yù)測數(shù)據(jù)的傳輸。鍵盤、操縱桿和鼠標(biāo)就屬于這一類型。中斷方式傳輸是單向的并且對于host 來說只有輸入的方式。(bulk)傳輸：主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)大量傳輸傳輸和接受數(shù)據(jù)上，同時又沒有帶寬和間隔時間要求的情況下，要求保證傳輸。打印機和掃描儀屬于這種類型。這種類型的設(shè)備適合于傳輸非常慢和大量被延遲的傳輸，可以等到所有其它類型的數(shù)據(jù)的傳輸完成之后再傳輸和接收數(shù)據(jù)。USB將其有效的帶寬分成各個不同的幀(frame)，每幀通常是1ms時間長。每個設(shè)備每幀只能傳輸一個同步的傳輸包。在完成了系統(tǒng)的配置信息和連接之后，USB的host就對不同的傳輸點和傳輸方式做一個統(tǒng)籌安排，用來適應(yīng)整個的USB 的帶寬。通常情況下，同步方式和中斷方式的傳輸會占據(jù)整個帶寬的90%剩下的就安排給控制方式傳輸數(shù)據(jù)。 USB的總線協(xié)議 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)USB總線的物理連接是一種分層的菊花鏈結(jié)構(gòu)，集線器(hub)是每個星形結(jié)構(gòu)的中心。PC機就是主機和根Hub，用戶可以將外設(shè)或附加的Hub與之相連。這些附加的Hub可以連接另外的外設(shè)以及下層HubUSB。支持最多5個Hub層以及127個外設(shè)。，從中可以看出每一段的連接都是點對點的。圖 USB總線拓?fù)銾SB的物理接口包括電氣特性和機械特性。USB通過一個四線電纜來傳輸信號與電源， USB電纜定義 其中D+和D是一對差模的信號線，而VBus和GND則提供了+5V的電源，它可以給一些設(shè)備(包括Hub)供電，當(dāng)然要有一定的條件限制。USB提供了兩種數(shù)據(jù)傳輸率：一種是12Mb的高速(fullspeed)模式。這兩種模式可以同時存在于一個USB系統(tǒng)中而引入低速模式，主要是為了降低要求不高的設(shè)備的成本，比如鼠標(biāo)、鍵盤等等USB信號線在高速模式下必須使用帶有屏蔽的雙絞線，而且最長不能超過5m；而在低速模式時中可以使用不帶屏蔽或不是雙絞的線，但最長不能超過3m。這主要是由于信號衰減的限制。為了提供信號電壓保證，以及與終端負(fù)載相匹配，在電纜的每一端都使用了不平衡的終端負(fù)載。這種終端負(fù)載也保證了能夠檢測外設(shè)與端口的連接或分離，并且可以區(qū)分高速與低速設(shè)備。所有的設(shè)備都有上行的接口。上行和下行的接頭是不能互換的，這保證了不會有非法的連接出現(xiàn)。插頭與插座有兩個系列分別為A和B，系列A用于基本固定的外圍設(shè)備，而系列B用于經(jīng)常拔插的設(shè)備，這兩個系列是不能互換的 。所有總線操作都可以歸結(jié)為三種包的傳輸。任何操作都是從主機開始的，主機以預(yù)先排好的時序，發(fā)出一個描述操作類型、方向、外設(shè)地址以及端點號(這將在以下部分給予解釋)的包，我們稱之為令牌包(Token Packet)。然后在令牌中指定的數(shù)據(jù)發(fā)送者發(fā)出一個數(shù)據(jù)包或者指出它沒有數(shù)據(jù)可以傳輸。而數(shù)據(jù)的目的地一般要以一個確認(rèn)包(Handshake Packet)作出響應(yīng)以表明傳輸是否成功。一． 域的類型同步域(SYNC field)：所有的包都起始于SYNC域，它被用于本地時鐘與輸入信號的同步，并且在長度上定義為8位。SYNC的最后兩位作為一個記號表明PID域(標(biāo)識域)的開始。在以后的敘述中，SYNC域?qū)⒈皇∪?。?biāo)識域(Packet Identifier Field)：對于每個包，PID都是緊跟著SYNC的，PID指明了包的類型及其格式。主機和所有的外設(shè)都必須對接收到的PID域進行解碼。如果出現(xiàn)錯誤或者解碼為未定義的值，那么這個包就會被接收者忽略。如果外設(shè)接收到一個PID，它所指明的操作類型或者方向不被支持，外設(shè)將不作出響應(yīng)。地址域(Address Field)：外設(shè)端點都是由地址域指明的，它包括兩個子域：外設(shè)地址和外設(shè)端點。外設(shè)必須解讀這兩個域，其中有任何一個不匹配，這個令牌就會被忽略。外設(shè)地址域(ADDR)指定了外設(shè)，它根據(jù)PID所說明的令牌的類型，指明了外設(shè)是數(shù)據(jù)包的發(fā)送者或接收者。ADDR共6位，因此最多可以有127個地址。一旦外設(shè)被復(fù)位或上電，外設(shè)的地址被缺省為0，這時必須在主機枚舉過程中被賦予一個獨一的地址。而0地址只能用于缺省值而不能分配作一般的地址。端點域(ENDP)有4位，它使設(shè)備可以擁有幾個子通道。所有的設(shè)備必須支持一個控制端點0(endpoint0)。低速的設(shè)備最多支持2個端點：0和一個附加端點。高速設(shè)備可以支持最多16個端點。幀號域(Frame Number Field)：這是一個11位的域，指明了目前幀的排號，每過一幀(1ms)這個域的值加1，到達(dá)最大值XFF后返回0。這個域只存在于每幀開始時的SOF令牌中SOF令牌在下面將詳細(xì)介紹。數(shù)據(jù)域(Data Field):范圍是01023字節(jié)，而且必須是整數(shù)個字節(jié)。CRC校驗：包括令牌校驗和數(shù)據(jù)校驗。二．包的類型令牌包(Token Packed)： 其中包括：IN(輸入)、OUT(輸出)、SETUP(設(shè)置)和SOF(Start of Frame，幀起始)四種類型。其中IN、OUT、。 INOUTSETUP數(shù)據(jù)格式對于OUT和SETUP來說，ADDR和ENDP中所指明的端點將接收到主機發(fā)出的數(shù)據(jù)包，而對IN來說，所指定的端點將輸出一個數(shù)據(jù)包。Token和SOF在三個字節(jié)的時間內(nèi)以一個EOP(End of Packet)結(jié)束。如果一個包被解碼為Token包但是并沒有在3個字節(jié)時間內(nèi)以EOP結(jié)束，它就會被看作非法或被忽略。對于SOF包。主機以一定的速率(1ms177。)發(fā)送SOF包，SOF不引起任何操作。 SOF數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)包：包括Data0和Data1兩種類型。這兩種包的定義是為了支持?jǐn)?shù)據(jù)觸發(fā)同步。數(shù)據(jù)包包含了PID、。 DATA數(shù)據(jù)格式應(yīng)答包(Handshake Packet)：。Handshake用來報告數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)。只有支持流控制的傳輸類型（控制中斷和批傳輸）才能返回Handshake。 PID數(shù)據(jù)格式Handshake包有三種類型：(1)確認(rèn)包ACK：表明數(shù)據(jù)接收成功。(2)無效包NAK：指出設(shè)備暫時不能傳送或接收數(shù)據(jù)，但無需主機介入，可以解釋成設(shè)備忙。(3)出錯包STALL：指出設(shè)備不能傳送或接收數(shù)據(jù)，但需要主機介入才能恢復(fù)，NAK和STALL不能由主機發(fā)出。特殊包（Special）:PID名稱為PRE（preamble）,用于低速操作的情形 三．總線操作的格式批操作bulk transaction：批操作包括令牌、數(shù)據(jù)、應(yīng)答三個階段。對于輸入操作，如果設(shè)備不能返回數(shù)據(jù)，那么必須發(fā)出NAK或STALL包；對于輸出如果設(shè)備不能接收數(shù)據(jù)，也要返回NAK或STALL。 批操作流程(sequence bit)和數(shù)據(jù)包PID的使用詳見 批操作讀寫過程控制操作(control transaction): 控制操作（control transfer）主要包括兩個操作階段（transaction stage）:設(shè)置和狀態(tài)。，如果數(shù)據(jù)沒有正確接收，那么設(shè)備就會忽略它，而且不返回應(yīng)答包。 控制操作流程，其中我們要注意數(shù)據(jù)包PID的使用。 控制操作讀寫過程中斷操作(interrupt transaction): 中斷操作只有輸入這一個方向。 中斷操作流程同步操作(isochronous transaction): 同步操作不同于其他類型，只包含兩個階段：。因為同步傳輸不支持重發(fā)的能力，所以沒有應(yīng)答階段。另外它也不支持?jǐn)?shù)據(jù)的觸發(fā)同步與重試。 同步操作流程四．?dāng)?shù)據(jù)觸發(fā)同步與重試USB提供了保證數(shù)據(jù)序列同步的機制這一機制，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。這一同步過程是通過Data0和Data1的P