【正文】 圖840 主機(jī)同步OUT事務(wù)狀態(tài)機(jī)制 圖841 設(shè)備同步OUT事務(wù)狀態(tài)機(jī)制 圖842 主機(jī)同步IN事務(wù)狀態(tài)機(jī)制 圖843 設(shè)備同步IN事務(wù)狀態(tài)機(jī)制USB提供一種機(jī)制以保證多事務(wù)中數(shù)據(jù)發(fā)送器和接收器之間的數(shù)據(jù)序列同步。這種機(jī)制提供一種保證發(fā)送器和接收器正確地解釋事務(wù)的握手時(shí)相的方法。同步通過(guò) DATA0 和 DATA1 PID ，以及分別從屬于數(shù)據(jù)發(fā)送器和接收器的切換時(shí)序位的使用而完成。僅在接收器能接受數(shù)據(jù)并且收到帶有正確的數(shù)據(jù) PID 的無(wú)錯(cuò)數(shù)據(jù)包的時(shí)候，接收器時(shí)序位才切換。而僅在數(shù)據(jù)發(fā)送器收到合法的 ACK 握手的時(shí)候，發(fā)送器時(shí)序位才切換。數(shù)據(jù)發(fā)送器和接收器必須在事務(wù)開始的時(shí)候同步它們的時(shí)序位。使用的同步機(jī)制隨著事務(wù)類型而變化。同步傳送不支持?jǐn)?shù)據(jù)切換同步。包含在這一章節(jié)和第11章的狀態(tài)機(jī)制以更加整齊的形式描述了數(shù)據(jù)同步切換。它沒有明確的識(shí)別DATA0和DATA1，而是用量值“DATAx”代表DATA0/DATA1 PID的一個(gè)或全部。在某些明確的數(shù)據(jù)PID重要的情形下，另一可變量“x”用來(lái)以0或1的量值分別代表DATA0和DATA1。高速、高帶寬同步傳輸或中斷傳輸端點(diǎn)支持一種類似的但又有所不同的被稱作數(shù)據(jù)PID時(shí)序的數(shù)據(jù)同步技術(shù)。這一技術(shù)被用來(lái)代替數(shù)據(jù)切換同步。 通過(guò)建立標(biāo)記初始化控制傳送使用建立標(biāo)記初始化主機(jī)和功能部件的時(shí)序位。如圖 844 所示，主機(jī)向功能部件發(fā)送建立包，其后跟著輸出事務(wù)。圓圈里的數(shù)代表發(fā)送器和接收器的時(shí)序位。功能部件必須接受數(shù)據(jù)并返回 ACK 。當(dāng)功能部件接受事務(wù)的時(shí)候，它必須設(shè)置其時(shí)序位，以便主機(jī)和功能部件的時(shí)序位在建立事務(wù)的最后都等于 1 。圖 844 建立初始化圖 845 說(shuō)明了有兩個(gè)成功的事務(wù)情況。對(duì)于數(shù)據(jù)發(fā)送器，這表示它根據(jù) ACK 的接收情況來(lái)切換其時(shí)序位。僅當(dāng)接收器收到合法的數(shù)據(jù)包，并且包的數(shù)據(jù) PID 和其時(shí)序位的當(dāng)前值相匹配的時(shí)候，才切換其時(shí)序位。發(fā)送器在它收到數(shù)據(jù)包的 ACK 時(shí)才切換其時(shí)序位。在每個(gè)事務(wù)中，接收器比較發(fā)送器的時(shí)序位（在數(shù)據(jù)包 PID 中編碼為 DATA0 和 DATA1 ）接收器的時(shí)序位。如果數(shù)據(jù)不能被接受，接收器必須發(fā)出 NAK ，并且，發(fā)送器和接收器的時(shí)序位保持不變。如果數(shù)據(jù)能被接受，并且接收器的時(shí)序位和 PID 相匹配，則數(shù)據(jù)被接受，并且時(shí)序位被切換。沒有數(shù)據(jù)包的兩時(shí)相的事務(wù)不使得發(fā)送器和接收器改變其時(shí)序位。圖 845 連續(xù)的傳送，或者不被接受數(shù)據(jù)如果數(shù)據(jù)不能被接受，或者得到的數(shù)據(jù)包被損壞，接收器將根據(jù)情況發(fā)出 NAK 或STALL握手，或者超時(shí)，并且，接收器將不切換其時(shí)序位。圖 846說(shuō)明了事務(wù)被返回 NAK ，然后被重試的情況。任何非 ACK 握手或是超時(shí)都將產(chǎn)生類似的重試動(dòng)作。沒有收到 ACK 握手的發(fā)送器，將不切換其時(shí)序位。其結(jié)果是失敗的數(shù)據(jù)包事務(wù)使得發(fā)送器和接收器的時(shí)序位同步并不切換。然后事務(wù)將被重試，如果成功，將引發(fā)發(fā)送器和接收器時(shí)序位的切換。圖 846 重試的不被確認(rèn)的事務(wù) ACK 握手發(fā)送器是根據(jù)其收到 ACK 握手確切地知道事務(wù)是否成功的最后并且唯一代理。如圖 847 所示，丟失或者損壞的 ACK 握手使得發(fā)送器和接收器之間的暫時(shí)失去同步。這里發(fā)送器在發(fā)出合法的數(shù)據(jù)包，且接收機(jī)成功地收到；但是 ACK 握手損壞。圖 847 重試的 ACK 損壞的事務(wù)在事務(wù) i 的最后，由它們各自的時(shí)序位間的失配可看出發(fā)送器和接收器暫時(shí)失去了同步。接收器已經(jīng)收到了正確的數(shù)據(jù)，但是，發(fā)送器不知道它是否成功地發(fā)送了數(shù)據(jù)。在下一個(gè)事務(wù)中，發(fā)送器將重發(fā)使用 DATA0 PID 的先前數(shù)據(jù)。接收器時(shí)序位和數(shù)據(jù) PID 將不匹配，于是接收器知道它以前接受了這個(gè)數(shù)據(jù)。從而它丟棄此數(shù)據(jù)包且不切換其時(shí)序位。然后接收器發(fā)放 ACK ，使得發(fā)送器知道被重試的事務(wù)成功了。ACK 的接收使得發(fā)送器切換其時(shí)序位。在事務(wù) i+1 的開頭，其時(shí)序位被切換，于是再一次同步了。數(shù)據(jù)發(fā)送器必須保證任何被重試的數(shù)據(jù)包都和先前的事務(wù)發(fā)送的包相同（相同長(zhǎng)度和內(nèi)容）。由于類似緩沖欠載條件等問(wèn)題，數(shù)據(jù)發(fā)送器不能傳送和在先前的數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)完全一樣的數(shù)據(jù)中，對(duì)于全速/低速傳輸，它必須通過(guò)產(chǎn)生一位填充違反來(lái)中止事務(wù)。這將引起一個(gè)接收器的可檢測(cè)的錯(cuò)誤，從而保證接收器不會(huì)將部分的包解釋為好包。發(fā)送器不應(yīng)該通過(guò)發(fā)送已知的壞 CRC 在接收器產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤。帶有 壞 CRC 的壞包會(huì)被接收器解釋成好包。USB支持以兩種速度發(fā)信號(hào)：以 Mb/s 發(fā)信號(hào)的全速（全速）和以 Mb/ s 發(fā)信號(hào)的低速（低速度）。下游的）信號(hào)中，集線器禁止所有掛有低速設(shè)備的端口收到下行總線通信的在發(fā)全速下行（。這是出于 EMI 和防止低速設(shè)備將一個(gè)全速包曲解為包是發(fā)送給它的考慮。圖 848 說(shuō)明了一個(gè)主機(jī)發(fā)出標(biāo)記和握手并收到數(shù)據(jù)包的低速輸入事務(wù)。圖 848 低速事務(wù)所有傳送到低速設(shè)備的下行包都需要前同步信號(hào)。前同步信號(hào)由同步和其后的 PRE PID 構(gòu)成 二者都以全速發(fā)送。集線器必須解釋 PRE PID ；所有其他的萬(wàn)用串列總線設(shè)備都可以忽略它，把它當(dāng)作未定義來(lái)處理它。在前同步信號(hào) PID 的結(jié)束后，主機(jī)必須等待至少 4 個(gè)全速位時(shí)間，而此間集線器必須完成啟動(dòng)和低速設(shè)備連接的端口上的重復(fù)器功能。在這個(gè)集線器建立的間隔里，集線器必須把它們的全速和低速端口置于它們各自的空閑狀態(tài)。集線器必須在集線器建立間隔結(jié)束之前，準(zhǔn)備好重復(fù)低速端口上所發(fā)的低速信號(hào)。低速連接規(guī)則概括如下：，并且連接它們的集線器端口被識(shí)別為低速；（全速發(fā)送）開始； EOP 時(shí)被關(guān)上，并且直到前同步信號(hào) PID 被檢測(cè)到，才再一次被打開；。低速信號(hào)是以主機(jī)用低速發(fā)送同步開始的，后面跟著包的剩余部分。結(jié)束小包的（ EOP ）而被識(shí)別的，此時(shí)所有的集線器都斷開并禁止任何連接有低速設(shè)備端口的包結(jié)束是通過(guò)。集線器不對(duì)上行信號(hào)切換端口；低速端口對(duì)低速和全速信號(hào)在上行方向一直是允許的。低速和全速事務(wù)維持高度的協(xié)議通用性。不過(guò)，低速信號(hào)確有某些限制，這包括：l 數(shù)據(jù)有效負(fù)載被限制在最多 8 個(gè)字節(jié)的范圍內(nèi)；l 只中斷和控制類型的傳送被支持l 低速設(shè)備不接受 SOF 包。USB允許可靠的端對(duì)端通信，這種通信容許產(chǎn)生物理信號(hào)層上的錯(cuò)誤。這包括可靠地檢測(cè)到大量可能的錯(cuò)誤能力和基于事務(wù)類型的從錯(cuò)誤中恢復(fù)的能力。例如，控制事務(wù)需要高度數(shù)據(jù)可靠性；它通過(guò)使用錯(cuò)誤檢測(cè)和重試的方法支持端到端的數(shù)據(jù)完整性。出于同步事務(wù)的帶寬和等待時(shí)間要求的原因，它不允許進(jìn)行重試，且必須對(duì)未糾正的錯(cuò)誤有較高的容忍程度。USB使用 3 種錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制：位填充違反， PID 檢驗(yàn)位和 CRC 。位填充違反在節(jié) 中定義。PID 錯(cuò)誤在節(jié) 中定義。CRC 錯(cuò)誤在節(jié) 中定義。除 SOF 標(biāo)記之外，任何被收到的損壞包都使得接收器忽略它并丟棄隨包而來(lái)的數(shù)據(jù)或其他的字段信息。表 88列出了錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制，它們適用的包種類和包接收器相應(yīng)的反應(yīng)。表88 包錯(cuò)誤類型字段字段錯(cuò)誤動(dòng)作包標(biāo)識(shí)符PID 校驗(yàn)，位填充忽略包地址位填充，地址 CRC忽略標(biāo)記幀號(hào)位填充,幀號(hào) CRC忽略幀號(hào)字段數(shù)據(jù)位填充,數(shù)據(jù) CRC丟棄數(shù)據(jù)設(shè)備和主機(jī)都不會(huì)發(fā)出指示以指出其收到的包有錯(cuò)誤的。不作肯定答復(fù)則被認(rèn)為是有錯(cuò)誤的。作為這種錯(cuò)誤匯報(bào)的方法結(jié)果，主機(jī)和USB功能部件需要知道從發(fā)送器發(fā)完包的時(shí)候算起直到它開始收到應(yīng)答為止過(guò)了多少時(shí)間。這一段時(shí)間被稱為總線周轉(zhuǎn)時(shí)間。設(shè)備和主機(jī)需要用周轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量這一時(shí)間。對(duì)于全速/低速事務(wù)，當(dāng)SE0到‘J39。的轉(zhuǎn)換（EOP）出現(xiàn)時(shí)，計(jì)時(shí)器開始計(jì)數(shù)，而當(dāng)空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)換到‘K39。 狀態(tài)（SOP）被檢測(cè)到的時(shí)候停止計(jì)數(shù)。對(duì)于高速傳輸事務(wù)，總線返回到壓制電壓是開始計(jì)時(shí)，而總線脫離壓制電壓是停止計(jì)時(shí)。設(shè)備總線周期時(shí)間定義為最壞情況下的往返延遲加上最大設(shè)備應(yīng)答延遲（具體的總線周轉(zhuǎn)時(shí)間相關(guān)內(nèi)容見節(jié) ）。如果發(fā)送器在最壞情況下的超時(shí)范圍內(nèi)沒有收到應(yīng)答，則認(rèn)為包傳輸失敗。USB設(shè)備超時(shí)被許多傳輸類型用作事務(wù)錯(cuò)誤條件。如果主機(jī)想通過(guò)超時(shí)表示一個(gè)錯(cuò)誤條件，它必須在發(fā)出確保所有下行設(shè)備都超時(shí)的下一個(gè)標(biāo)記之前要等待整個(gè)總線周轉(zhuǎn)時(shí)間。如圖 849 所示，設(shè)備在標(biāo)記和數(shù)據(jù)時(shí)相之間或數(shù)據(jù)和握手時(shí)相之間使用其總線周轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器。主機(jī)在標(biāo)記和數(shù)據(jù)時(shí)相之間或數(shù)據(jù)和握手時(shí)相之間使用其計(jì)時(shí)器。如果主機(jī)收到不可靠的數(shù)據(jù)包，它必須在發(fā)出下一個(gè)標(biāo)記之前等待。這一等待的間隔能確保主機(jī)不試圖在錯(cuò)誤的 EOP 之后立即發(fā)出標(biāo)記。圖 849 總線周轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器用法 EOP錯(cuò)誤的 EOP 必須被處理，以確保當(dāng)前事務(wù)的包在主機(jī)或其它設(shè)備試圖傳輸新包之前完成。如果發(fā)生這樣的事件，它將構(gòu)成總線沖突，并有能力損壞 2 個(gè)連續(xù)的事務(wù)。錯(cuò)誤的 EOP 的檢查依賴于這樣的事實(shí)：被插入錯(cuò)誤 EOP 的包將呈現(xiàn)為被截短的帶有 CRC 失效的包。（包的最后 16 位是正確的 CRC 概率將非常低）。主機(jī)和設(shè)備以不同的方式處理錯(cuò)誤 EOP 。當(dāng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)一個(gè)損壞的數(shù)據(jù)包時(shí)，它不發(fā)出應(yīng)答而是等待主機(jī)發(fā)送下一個(gè)標(biāo)記。這保證了當(dāng)主機(jī)還在傳輸數(shù)據(jù)包的時(shí)候，設(shè)備不試圖返回握手。如果發(fā)生錯(cuò)誤的 EOP ，主機(jī)數(shù)據(jù)包將最終結(jié)束，而設(shè)備將能檢測(cè)下一個(gè)標(biāo)記。如果設(shè)備發(fā)出帶有錯(cuò)誤的 EOP 的被損壞的數(shù)據(jù)包，主機(jī)將忽略此包，并且不發(fā)出握手。期待從主機(jī)傳來(lái)握手信號(hào)的設(shè)備將超時(shí)。如果主機(jī)收到損壞的全速/低速數(shù)據(jù)包，它假定可能發(fā)生了錯(cuò)誤的 EOP 并等待 16 位的時(shí)間來(lái)看是否有任何后繼的上行通信量。如果主機(jī)在 16 位間隔的范圍內(nèi)沒有檢測(cè)到總線轉(zhuǎn)換，并且總線處于空閑狀態(tài)，則主機(jī)可以發(fā)出下一個(gè)標(biāo)記。否則，主機(jī)將等待設(shè)備結(jié)束發(fā)送其包的剩余部分。等待 16 個(gè)位的時(shí)間保證了 2 個(gè)條件：l 第一個(gè)條件是確定了設(shè)備已結(jié)束發(fā)送它的包。這是由比最壞情況下 6 位時(shí)間的位填充間隔更長(zhǎng)的超時(shí)間隔（沒有總線轉(zhuǎn)換）保證的；l 第二個(gè)條件是保證發(fā)送器的總線周轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器終止。注意超時(shí)間隔是對(duì)事務(wù)速度敏感的。對(duì)于全速事務(wù)，主機(jī)必須等待 16 個(gè)全速位的時(shí)間；對(duì)于低速事務(wù)，它必須等待 16 個(gè)低速位的時(shí)間。如果主機(jī)收到損壞的高速數(shù)據(jù)包，它在發(fā)出下一個(gè)標(biāo)記前將忽略任何數(shù)據(jù)直到數(shù)據(jù)線回到壓制電壓。對(duì)于高速事務(wù)，主機(jī)在數(shù)據(jù)線回到壓制電壓以后不需要等待額外的時(shí)間（超過(guò)正常相互事務(wù)的間隔時(shí)間）。如果主機(jī)收到帶有合法 CRC 的數(shù)據(jù)包，則它假定包是完整并且沒有必要在發(fā)出下一個(gè)標(biāo)記的過(guò)程中延遲。USB必須能檢測(cè)使其無(wú)限期地等待一個(gè)全速/低速EOP或使總線在（微）幀的結(jié)尾時(shí)不處于空閑狀態(tài)的條件，并從中恢復(fù)。l 全速/低速傳輸?shù)幕顒?dòng)性喪失（LOA）描述為SOP發(fā)出之后總線缺乏活動(dòng)性（Lack of bus activity）（總線一直處于‘J’或‘K’）并且每幀結(jié)束時(shí)沒有發(fā)出EOP；l 全速/低速傳輸?shù)某瑫r(shí)干擾描述為SOP之后總線一直保持其活動(dòng)性甚至超過(guò)了幀的結(jié)束。l 高速傳輸?shù)某瑫r(shí)干擾和活動(dòng)性喪失描述為數(shù)據(jù)線在微幀末端處于不限制的電壓上。LOA和Babble會(huì)使總線陷入僵局或者破壞下一個(gè)（微）幀的開頭。無(wú)論哪一個(gè)都是不可接受，并且必須防止其發(fā)生。作為有責(zé)任控制連接的USB部件，集線器有責(zé)任檢查和恢復(fù)Babble/LOA。通過(guò)使最近的集線器禁止與USB設(shè)備相連的端口的方法，防止所有不能在（微）幀結(jié)束完成傳輸?shù)腢SB設(shè)備傳輸超過(guò)一（微）幀結(jié)束的數(shù)據(jù)。集線器Babble/。46