【正文】 有 8 字節(jié)一種選擇； 5. 端點(diǎn)不能指定總線訪問的頻率和占用總線的時間， USB系統(tǒng)軟件會USB 設(shè)備 Client SW 管理一個接口 USB System SW 管理設(shè)備 USB USB 幀格式 接口 的數(shù)據(jù) 事務(wù) 主機(jī)控制器 SIE 應(yīng)用 接口的集合 接口X USB 邏輯設(shè) 備 端點(diǎn)的集合 端點(diǎn)0 USB 總線接口 SIE 做出限制； 6. 具有數(shù)據(jù)傳輸保證，在必要時可以重試。它們在數(shù)據(jù)格式、傳輸方向、數(shù)據(jù)包容量限制、總線訪問限制等方面有著各自不同的特征。引入幀的概念主要是為了支持與時間有關(guān)的總線操作。為了進(jìn)一步說明 USB傳輸，我們引出幀 (frame)的概念。需要注意的是所有的數(shù)據(jù)傳輸都是由主機(jī)開始的，任何外設(shè)都無權(quán)開始一個傳輸。 USB系統(tǒng)軟件通過缺省管道 (與端點(diǎn) 0相對應(yīng) )管理設(shè)備，設(shè)備驅(qū)動程序通過其它的管道來管理設(shè)備的功能接口。 USB 數(shù)據(jù)流 從邏輯上講 USB數(shù)據(jù)的傳輸是通過管道進(jìn)行的。 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)。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 30m。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。 圖 27 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。 表 22 Setup數(shù)據(jù)包的格式 偏移量 域 大小 值 描述 0 bmRequestType 1 位圖 請求特征 : D7: 傳輸方向 0=主機(jī)至設(shè)備 1=設(shè)備至主機(jī) D6..5: 種類 0=標(biāo)準(zhǔn) 1=類 2=廠商 3=保留 D4..0: 接受者 0=設(shè)備 1=接口 2=端點(diǎn) 3=其 他 4..31=保留 1 bRequest 1 值 具體請求 2 wValue 2 值 字長域，根據(jù)不同的請求含義改變 . 4 wIndex 2 索引或偏移 字長域，根據(jù)不同的請求含義改變 .典型用于傳送索引或偏移 . 6 wLength 2 如有數(shù)據(jù)傳送階段，此為數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) . USB的物理層 USB的物理接口包括電氣特性和機(jī)械特性。每個 Setup包有 8個字節(jié)。 USB設(shè)備請求 所有的 USB設(shè)備在“設(shè)備的缺省控 制通道 ”處對主機(jī)的請求發(fā)出響應(yīng)。 7. 請求錯誤 如果一設(shè)備收到一個請求，它或是在設(shè)備中無定義，或是不適用于當(dāng)前設(shè)置，或是數(shù)值不對，這時就會產(chǎn)生一個請求錯誤。當(dāng)端口狀態(tài)改變并表明此端口已經(jīng)生效時，一個信號就會產(chǎn)生表明復(fù)位信號已經(jīng)結(jié)束。像這樣的操作有：集線器端口的復(fù)位至少需 10ms 來完成。在某一狀態(tài)成功結(jié)束以前，設(shè)備應(yīng)當(dāng)“完成”對請求的處理。 USB 設(shè)備的遠(yuǎn)程喚醒能力應(yīng)能被禁止的。這個信號會使得主機(jī)醒來，處理觸發(fā)事件。視接到設(shè)備的端口電源負(fù)載能力而定， USB 設(shè)備在配置了以后可從 VBus 汲取達(dá) 5個單元的電量。 USB 設(shè)備應(yīng)將電源需求量限制在一個單元以下，直到被配置。 5. 電源管理 USB 總線電源是一個有限的資源，在設(shè)備標(biāo)識階段，主機(jī)估測電源的需求。四種傳送方式參見第五章。如果是這樣的話，設(shè)備必須支持 GetInterface(接口請求 )與 Set Interface(接口設(shè)置 )請求，來匯報及選擇指定的接口的設(shè)備選設(shè)置。 另外，一個配置中的結(jié)口可能有備選設(shè)置。 只須一個簡單配置，一個設(shè)備可能支持多重接口。主機(jī)一般會從 USB 設(shè)備獲取配置信息后再準(zhǔn)定此設(shè)備有哪些功能。 2. 地址分配 當(dāng) USB 設(shè)備連接以后，由主機(jī)負(fù)責(zé)給此設(shè)備分配一個唯一的地址，這個操作是在設(shè)備復(fù)位及端口使能操作以后。沒有被配置 當(dāng)主機(jī)探測到連接操作后，會使得所連的集線器端口生效，設(shè)備也會因此而復(fù)位，一個被復(fù)位了的 USB 設(shè)備有如下特性： 表 21外呈 (可見 )的設(shè)備狀態(tài) 連接 加電 缺省 編址 配置 掛起 說 明 不 _ __ __ __ __ 設(shè)備尚未連接至接口 .其他特性無關(guān) 是 不 _ _ __ __ 設(shè)備已連接 至接口，但未加電 . 其他特性無關(guān) . 是 是 不 __ _ __ 設(shè)備已連接至接口，并且已加電 .但尚未被復(fù)位 . 是 是 是 不 __ __ 設(shè)備已連接至接口，已加電 . 并被復(fù)位 . 但尚未分配地址 .設(shè)備在缺省地址處可尋址 . 是 是 是 是 不 _ 設(shè)備已連接至接口，已加電 . 并被復(fù)位 .且分配了唯一地址 .尚未被配置 . 是 是 是 是 是 不 設(shè)備已連接至接口，已加電 . 并被復(fù)位 .且分配了唯一地址，并被配置 .設(shè)備功能可被使用 . 是 是 __ __ __ 是 設(shè)備在至少 3 毫秒以內(nèi)探測不到總線活動，自 動進(jìn)如掛起 .設(shè)備功能不可用 . 通用 USB設(shè)備操作 所有的 USB 設(shè)備支持通用的操作集，下面簡要地描述這些操 1. 動態(tài)插接與拔開 USB 設(shè)備必須在任意時刻允許被插接與拔開。最上層的功能由串行總線設(shè)備提供，比如鼠標(biāo)，或 ISDN 接口。底層是傳送和接收數(shù)據(jù)包的總線接口 根據(jù)所支持的數(shù)據(jù)傳輸類型， USBD共有四種通道類型 :控制傳 輸、同步數(shù)據(jù)傳輸、中斷傳輸、塊傳輸。 客戶為輸入通道提供空的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并且在請求完成以后得到一個具有數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)及傳輸?shù)臓顟B(tài)信息。 客戶為輸出的通 道提供一個滿的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并且在請求完成以后取得傳輸狀態(tài)信息。當(dāng)設(shè)備被配置的時候 USBD 根據(jù)配置參數(shù)為設(shè)備的所有通道請求資源。通道設(shè)施不允許訪問設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)通道。數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝阅苁峭ㄟ^將 USBD 的一部份通道管理任務(wù)轉(zhuǎn)交給客戶來實(shí)現(xiàn)的。 （ 12）設(shè)置描述符 對于支持該項(xiàng)行為的設(shè)備， USBDI允許升級設(shè) 備上的描述符或者增加新的描述符。如果所有的資源請求都得到滿足， USBD 設(shè)置設(shè)備配置參數(shù)，并且返回當(dāng)前設(shè)備所有活躍態(tài)接口句柄和與該接口中的某一端口相連的通道句柄。 （ 11）創(chuàng)建設(shè)備配置 配置軟件向 USBD 提出進(jìn)行設(shè)備配置的請求時提供一個包含配置信息的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。修改了配置后，接口的新通道句柄替換了舊的通道句柄。 （ 9）向設(shè)備發(fā)送特殊的廠商定義的命令 客戶使用 USBDI 提供的該種機(jī)制向設(shè)備送出一到多個廠商定義的命令。 （ 7）管理狀態(tài) USBDI必須提供取得和清除設(shè)備或接口或通道上與設(shè)備有關(guān)的狀態(tài)的功能。 USBD 的任務(wù)包括分配設(shè)備地址并且為設(shè)備準(zhǔn)備使 用的標(biāo)準(zhǔn)通道。 另外，對于任一通道， USBDI 必須提供返回該通道的當(dāng)前正使用的最大包長的值的機(jī)制。 返回的配置信息中包括如下一些內(nèi) 容： 如果設(shè)備沒有被配置，則不返回描述符。 （ 3）獲取描述碼 USBD 提供取得標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備描述符，設(shè)備配置描述符，字串描述符和設(shè)備類或者廠商定義的描述符的功能。 通道狀態(tài)值總是包含上述兩部份。 （ 2）通道狀態(tài)控制 USBD 通道 狀態(tài)由兩部份組成 接口狀態(tài)的改變使得所有與該接口相連的通道都進(jìn)入新的狀態(tài)。 USBD 提供的設(shè)備配置設(shè)施大部分使用是用命令傳輸。客戶要做的僅是提供設(shè)備的標(biāo)識碼和相關(guān)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)或空緩沖區(qū)指針。狀態(tài)報告及錯誤恢復(fù) 2. USBD 命令工具功能 USBD 命令工具允許客戶訪問設(shè)備。通過命令工具及通道工具提供傳輸服務(wù) (3) USBD 服務(wù)功能 USBD 提供如下種類的服務(wù)： 其他的通道 它們由 USBD 的客戶擁有和管理。標(biāo)準(zhǔn)通道 他們由 USBD 擁有和管理。一個通道由且僅由一個客戶所擁有 。在設(shè)備的初始化期間，設(shè)備的缺省地址被修改成一個唯一的地址。 當(dāng)一個設(shè)備連上 USB 時，它響應(yīng)特殊的缺省地址，直到他的唯一地址由主機(jī)給出。 圖 26 USB 驅(qū)動結(jié)構(gòu) (1) USBD 初始化 具體的 USBD 初始化工作是與操作系統(tǒng)有關(guān)的。通道工具不允客戶直接訪問設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)通道。命令工具提供了對設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)通道的所有訪問。命令工具和通道工具。 1. USBD 概況 USBD 的客戶直接命令設(shè)備或從通道直接輸入和輸出數(shù)據(jù)流。某些操作系統(tǒng)可能允許對 USBD 的 初始化進(jìn)行一些設(shè)置。 USBD 的具體實(shí)現(xiàn)基于不同的操作系統(tǒng)。 USB驅(qū)動 (USBD) USBD 提供了供操作系統(tǒng)組件特別是設(shè)備驅(qū)動程序訪問設(shè)備的一組接口。 總而言之，主機(jī)可提供如下的功能： 當(dāng)所有的設(shè)備都已連上系統(tǒng)時，這些客戶就可以直接通設(shè)備進(jìn)行通信。在這樣的操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動程序應(yīng)使用提供的主機(jī)軟件接口而不是直接訪問 USBDI。這標(biāo)準(zhǔn)通道實(shí)現(xiàn)了 USBD 與抽象設(shè)備之間的邏輯通信。另外， USBD 為它的客戶提供一個容易被支配及配置的抽象的設(shè)備。一個典型的 HCDI 是由支撐各種不同主機(jī)控制器的操作系統(tǒng)來定義的。在 HCD 與 USB 之間的接口稱為主機(jī)控制器驅(qū)動接口 (Host Controller Driver Interface 通道，代表相應(yīng)層之間連接的抽象 USB 系統(tǒng) 硬件定義 客戶（管理界面） 硬件定義 IRPS 配置信 息 USB 驅(qū)動器 主機(jī)軟件 主機(jī)控制器驅(qū)動 主機(jī)控制器 SIE 通道組（到某一接口） 標(biāo)準(zhǔn)通道（到缺省端口地址） USB 電纜 HCDI)。主機(jī)軟件 主機(jī)控制器驅(qū)動的存在，方便地將各種不同的主機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)映射到USB 系統(tǒng)，客戶可以不必知道設(shè)備到底接在哪個 主機(jī)控制器上就能同設(shè)備進(jìn)行通信。主機(jī)控制器驅(qū)動 USB 系統(tǒng)還必須管理 USB 的系統(tǒng)資源，以使得客戶的訪問成為可能。 USB 系統(tǒng)層相對于主機(jī)控制器而言，處理的是以客戶觀點(diǎn)見到的數(shù)據(jù)傳輸及客戶與設(shè)備的交互。 USB 系統(tǒng)使用 主機(jī)控制器來管理主機(jī)與 USB 設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。從互連的角度看， USB設(shè)備和 USB 主機(jī)都提供類似的 USB 總線接口，如串行接口引擎。 USB 系統(tǒng) (USB System) 客戶軟件與功能部件之間的透明通信的要求，決定主機(jī)和設(shè)備下層部件的功能以及它們的界面 (interface)，圖 25 描述了從主機(jī)角度看到的客戶軟件 應(yīng)用 客戶軟件 應(yīng)用 客戶軟件 應(yīng)用 客戶 USB 系統(tǒng) 主機(jī)控制器 功能部件 USB 設(shè)備 USB總線接口 邏輯的信息流 實(shí)際的信息流 它與設(shè)備的連接。在主機(jī)與設(shè)備之間的所有通信最終都是通過 USB 的電纜進(jìn)行，然而，在上層的水 平層之間存在邏輯的主機(jī) 設(shè)備信息流。主機(jī)上垂直的箭頭是實(shí)際的信息流。圖 23 說明了在圖 22 的邏輯結(jié)構(gòu)下，一個設(shè)備設(shè)計者看到的客戶軟件與相應(yīng)應(yīng)用的關(guān)系的視圖。在運(yùn)行中，客戶軟件必須獨(dú)立于 USB 上的其它設(shè)備。操縱 USB應(yīng)用設(shè)備的客戶軟件只關(guān)心設(shè)備上與它相關(guān)的接口，客戶軟件必須通過USB 軟件編程接口來操縱應(yīng)用設(shè)備。例如，在處理 Hub被移去的情況時，當(dāng)一個 Hub被移出，通過它與 主機(jī)相連的設(shè)備也應(yīng)一起被移去，這是由其物理結(jié)構(gòu)決定的。與之對應(yīng)的物理結(jié)構(gòu)就是圖 21中的結(jié)構(gòu)。但在邏輯上，主機(jī)是直接與各個邏輯設(shè)備通信的，就好像它們是直接被連到主機(jī)上一樣。 總線邏輯拓樸結(jié)構(gòu)。在主機(jī)看來，這個復(fù)合設(shè)備和一個帶著若干設(shè)備的單獨(dú) Hub是一樣的。例如，鍵盤和軌跡球可以被視作一個整體，在它的內(nèi)部，提供具體功能的設(shè)備被永久地接到 Hub上，而這個 Hub被接到 USB上。 用于提供具體功能的設(shè)備叫應(yīng)用設(shè)備。為了防止環(huán)狀連接，采用星形連接來體現(xiàn)層次性，如圖 45。 圖 2— 1 USB 物理總線的拓?fù)? 圖 中的 Hub 是一類特殊的 USB 設(shè)備，它是一組 USB的連接點(diǎn)，主機(jī)中有一個被嵌入的 Hub 叫根 Hub(root Hub)?？蛻糗浖优c應(yīng)用層的關(guān)系：描述從客戶軟件層看到的應(yīng)用層的情況，以及從應(yīng)用層看到的客戶軟件層