【正文】 B偶數(shù)據(jù)包PID奇數(shù)據(jù)包PID握手（Handshake）確認（ACK）不確認（NAK）停止（STALL）0010B1010B1110B接收器收到無措數(shù)據(jù)包；接收設(shè)備部不能接收數(shù)據(jù)，或發(fā)送設(shè)備不能發(fā)送數(shù)據(jù)；端口掛起，或一個控制管道請求不被支持。所有USB包的同步字段后都緊跟著包標識符（PID），如圖23所示： 主機和所有功能部件都必須對得到全部PID字段實行完整的譯碼。所有的數(shù)據(jù)包都從同步字段開始的，同步字段為空閑狀態(tài)出現(xiàn)在總線上，后面跟著以NRZI編碼的二進制串“KJKJKJKK”。167。在電壓升高時，它們至多只能接一個單位負載，但當初始設(shè)置后，可接五個單位負載。從總線獲得電壓的高電壓設(shè)備。從總線獲得電壓的低電壓功能設(shè)備，該種設(shè)備上的所有電壓均來自Vbus，在任一時刻，它們最多只能接一個單位負載。由電池組提供電壓的集線器，每端口可接一個或五個單位負載。從外部(從USB)獲得操作電壓的集線器，可在每個端口接五個單位負載。初始設(shè)置電壓被分配給了集線器，任一固定功能設(shè)備和外部端口。從總線獲得電壓的集線器：它的所有內(nèi)部功能設(shè)備和下形端口都從它的上形端口的Vbus上獲得電壓。哪些只能支持一個單位負載的端口稱為低電壓端口。從外部獲得操作電壓(AC或DC)的系統(tǒng)，在每個端口至少支持五個單位負載，這些端口稱為高電壓端口。 在允許設(shè)備達到高電壓之前，軟件必須保證有足夠的電壓可供使用。則表示pc知道端口上連接了一個設(shè)備，便開始信號的發(fā)送。USB設(shè)備是一個智能型的設(shè)備，當它發(fā)現(xiàn)主機或集線器的下形端口上沒有設(shè)備連接時，端口上自帶的Rpu電阻將使D+和D上的電壓低于主機或集線器端口的單終端電壓，此時該端口不是由集線器控制的，這將在下形端口產(chǎn)生一個SE0態(tài)。一般而言，數(shù)據(jù)，空閑信號及喚醒信號的發(fā)送標準均由端口的設(shè)備類型所決定。差分數(shù)據(jù)信號的發(fā)送并不關(guān)心信號經(jīng)過的地方電平情況，～。 圖2－2 USB信號發(fā)送的最大輸出波形者下降沿的第一個中點產(chǎn)生。當電纜與設(shè)備相連時，在D+/D線上必須要有一個200～450PF的單終端電容器。15%，最大單路時延為26ns的屏蔽雙絞線電纜，其到達的最大速率為480Mb/s，并且每個驅(qū)動器的阻抗必須在28Ω～44Ω之間。這些波形從一個輸出阻抗為3PΩ的恒流電壓源直接進入每一個USB數(shù)據(jù)口。處于差分的高態(tài)和低態(tài)之間的輸出電壓變動應(yīng)盡量保持平衡，以能很好地減小信號的扭曲變形。它有兩種工作狀態(tài)，即低態(tài)和高態(tài)。下面我們將分別對其進行詳細介紹。167。進而為系統(tǒng)生產(chǎn)商和外設(shè)開發(fā)商提供了足夠的空間，以用來創(chuàng)造多功能的產(chǎn)品和開發(fā)廣闊的市場，而且不必擔心失去舊的接口，失去兼容性。本論文完成的關(guān)于Usb鍵盤的驅(qū)動程序開發(fā)，就是基于這種目的而設(shè)計的。但是，事實上并不是如此，現(xiàn)在已經(jīng)有上千種不同的設(shè)備，而且每天還有許多不同的設(shè)備在問世，操作系統(tǒng)不可能為所有的設(shè)備提供全部的驅(qū)動程序；而且，即使提供了通用的驅(qū)動程序，能夠驅(qū)動Usb設(shè)備進行工作，那也可能是針對某一類設(shè)備提供的通用驅(qū)動程序，許多個別設(shè)備的優(yōu)點在這種通用的驅(qū)動程序驅(qū)動下，不能發(fā)揮出來；另外，作為我們消費者而言，總不能花了相對多的錢來用一個用很少的錢買的設(shè)備就能實現(xiàn)的功能，這對設(shè)備和人來說，都是一種浪費?；谝陨系倪@些優(yōu)于其他總線的特點，開發(fā)Usb是勢在必行的方向，也是本論文所要研究的意義。（5） 使用靈活。Usb總線能提供最大電壓5V，最大電流500mA?？梢允褂枚喾N連接方式進行擴展，圖1－1是一個典型的外設(shè)配置方案。標準的Usb電纜長度為3m（低速為5m）。（3） 易于擴展。（2） 設(shè)備配置和安裝容易。主模式為高速模式，速率為12Mbps/s?，F(xiàn)在生產(chǎn)的pc都配備了Usb接口，Microsoft 的Win98,NT,Wind2000,Windows XP以及Mac OS，Linux, FreeBSD等流行的操作系統(tǒng)都增加了對Usb的支持。它的數(shù)據(jù)傳輸速率比串、并口都要高 ,USB總線具有時分復(fù)用的特點 ,多個不同速度的 USB外設(shè)可以通過集線器同時連接到同一臺計算機的同一個 USB口上 ,在 USB總線帶寬允許的情況下 ,多個外設(shè)可以同時工作而不相互影響。167?，F(xiàn)在典型的pc機主板上有兩個Ide接口，每個接口可以連接兩個硬盤或者一個硬盤和一個光驅(qū)，即最多可以接四個設(shè)備。這根電纜允許多個驅(qū)動器連接到系統(tǒng)，而不必擔心總線和控制器沖突等問題。目前各種scsi總線中，最好的UltraScsi總線支持32位數(shù)據(jù)總線，最大數(shù)據(jù)傳輸率為40Mb/s，可接到的最多設(shè)備數(shù)為15個。既可支持高質(zhì)量的接頭和電纜，也支持低質(zhì)量的接頭和電纜。SCSI總線接口 Scsi是一種智能型的總線子系統(tǒng)，可以支持多個外設(shè)同時協(xié)同操作，每個設(shè)備都有一個優(yōu)先級。 Pci總線的最大傳輸速度為264Mb/s，該速度只能在基于Pentium處理器的系統(tǒng)中使用64位軟件才能達到。如果數(shù)據(jù)進行的是64位傳輸，系統(tǒng)時鐘速度為33MHz，那么最大傳輸速度為264Mb/s，還是差了很多。 目前通用的各種總線和接口的大體介紹PCI總線 Pci總線是Intel公司為Pentium處理器設(shè)計的一種新型標準總線，這種總線技術(shù)允許快速的內(nèi)存，磁盤和視頻訪問。存儲器方面，以前的4兆，8兆的OnlyDisk（優(yōu)盤），還有USB接口的讀寫卡，現(xiàn)在的10G20G的USB移動式硬盤，而且可以根據(jù)需要自己給生產(chǎn)廠家說明生產(chǎn)要求，需要多大的硬盤就生產(chǎn)出多大的硬盤；速度方面，數(shù)據(jù)傳輸越來越快，以前的電腦眼實時傳輸數(shù)據(jù)，還會出現(xiàn)一幀一幀的跳動，現(xiàn)在的數(shù)碼相機，網(wǎng)上聊天攝像機等等，真正做到了實時傳輸；在辦公用品方面，掃描儀，打印機等都出現(xiàn)了USB接口的產(chǎn)品，使得人們的工作和生活方便了許多。用戶只需花費很少的時間對Usb設(shè)備進行安裝和配置，就可以使用；另外，它還提供即插即用功能，用戶可以在不斷電的情況下直接把設(shè)備插在Usb插口上，從而使連接到pc機上外設(shè)的連接和配置變得很容易。因此，簡化外設(shè)補充方法，使之方便易行便成為各個pc廠家面臨的重大研究課題。而按常規(guī)，用戶為pc增加一個新的外設(shè)卻有一套復(fù)雜的操作，至少需要作以下的工作：首先打開音箱，安裝新外設(shè)的接口插卡；其次，為了避免資源占用沖突，用戶必須設(shè)置跳線為新的外設(shè)插卡選擇合適的IRQ,DMA和I/O口地址，然后安裝外設(shè)的驅(qū)動程序。167。 部分程序代碼的說明 ………………….. （38）總結(jié) ………………………………………………………….. （42）致謝 ………………………………………………………….. （43）參考資料 …….………………………………………………… （44）附錄 …………………………………………………………… （45）摘 要 關(guān)鍵詞：usb，通用串行總線，串行接口規(guī)范[摘要] 本文主要介紹USB的技術(shù)規(guī)范以及驅(qū)動程序的具體開發(fā)，并通過一個USB鍵盤的實例來具體說明，展示了USB應(yīng)用的大好前景。 主機應(yīng)用程序與虛擬設(shè)備的通信 ……………….. （37）167。 程序設(shè)計的基本思想 …………………. （25） 167。 驅(qū)動程序與USB設(shè)備的通訊 …………………… （20）167。 USB的傳輸類型 …………………………………….. （10）167。 USB的電器特性 ……………………………………. （5）167。 目前通用的各種總線和接口的大體介紹 ………... （2）167。目 錄第一章 緒論 ……………………………………………………..（1）167。 USB開發(fā)的歷史背景 ………………………………（1） 167。 USB總線的特點及開發(fā)意義 …………………….. （2）第二章 USB技術(shù)規(guī)范 ……………………………………….. （5）167。 USB的數(shù)據(jù)包格式 …………………………………. （8）167。 USB的設(shè)備架構(gòu) …………………………………. （13）第三章 USB驅(qū)動程序的開發(fā)………………………………. （20）167。 USB鍵盤驅(qū)動程序 …………………………….. （24）167。 部分程序代碼的說明 ………………….. （28）167。 程序設(shè)計的基本思想 …………………. （37） 167。 AbstractKeywords: usb,universal serial bus,serial interface criterion [Abstract] The paper mainly introduces the usb’s technology criterion and how to develop a driver procedure of usb,and shows us the usb’s beautiful future by explaining a usb keyboard’s driver procedure.第一章 緒論Usb（Universal Serial Bus通用串行總線）是目前各個廠家投資最多的方向之一，從通用的鼠標鍵盤，到即插即用的Usb硬盤，各種讀寫卡，帶Usb插口的相機等等相繼推出，它有著其他總線不可比擬的優(yōu)勢，是今后pc外設(shè)的主流產(chǎn)品。 USB開發(fā)的歷史背景隨著電腦應(yīng)用的拓展，pc機的外設(shè)越來越多，機箱后的插口也形形色色：并行口，串行口，鍵盤口，鼠標口，游戲手柄接口，音頻輸入輸出口，視頻輸出口等等等等。上述工作的問題是：pc有限的I/O插槽無法滿足日益增加的外設(shè)需要；不具備專業(yè)知識的普通用戶難于選擇合適的資源和完成復(fù)雜的安裝工作。而且目前各種總線有著這樣那樣不足，有的是占用內(nèi)存過多，有的是速度不夠快，因此，在1996年召開的面向pc機硬件技術(shù)工作者會議上，Compaq,Intel和Microsoft三家廠商提出了設(shè)備插架(Device Bay)概念，Usb就是設(shè)備插架的一種規(guī)范。現(xiàn)在USB外設(shè)得到了更新更快的發(fā)展。167。Pci總線結(jié)構(gòu)的高傳輸速度限制了pci接口的數(shù)量，一般只能有兩到三個（通常用于圖形和硬盤控制器）。一般pc廠家為了適應(yīng)高速據(jù)傳輸速度和縮小接口卡的尺寸，Pci插槽與pc，isa和Eisa不再兼容。在一個基于80486處理器的系統(tǒng)中，最大數(shù)據(jù)傳輸速度只有132Mb/s。單個總線系統(tǒng)最多可以支持7個設(shè)備。而且在快速傳輸和增強型外設(shè)的支持方面有很大的潛力。IDE接口（AT總線） Ide接口一般用于磁盤和光盤接口，它的特點是磁盤控制器做在驅(qū)動器里面，通過一個電纜直接與主板連接。通常Ide接口還包含至少32Kb的磁盤緩存。1394接口 1394接口有著很多和Usb相類似的特點，但是目前由于1394外設(shè)過于昂貴，只能用于公司或者高端用戶，所以還沒有成為廣大pc廠家所支持并流行起來的接口。 USB總線的特點及開發(fā)意義USB作為計算機結(jié)構(gòu)的一種新的擴展，主要致力于計算機－電話一體化和應(yīng)用類消費產(chǎn)品。 USB傳輸速率適用于計算機的中低速外設(shè) ,USB高速模式下支持實時的視頻、音頻和壓縮的視頻數(shù)據(jù)傳輸。Usb有如下的特點和優(yōu)點：（1） 速度快。可以在上面開發(fā)功能更多的電子產(chǎn)品，并且，多個高速外設(shè)可以同時運行。如上所述，所有Usb設(shè)備支持即插即用，系統(tǒng)對其進行自動配置，徹底拋棄了過去的跳線和撥碼開關(guān)配置。通過使用Hub，理論上可最多接127個外設(shè)。通過Hub或者中繼器可使外設(shè)距離達到30m。主機設(shè)備 設(shè)備 根HUB復(fù)合設(shè)備 HUBHUB設(shè)備設(shè)備設(shè)備 HUB 圖1－1（4） 能夠采用總線供電。這樣就另外為某些低電壓電流的Usb外設(shè)提供額外電源。Usb共有四種傳輸模式，控制傳輸，同步傳輸，中斷傳輸和批量傳輸（這些內(nèi)容的細節(jié)在第二章有詳細的介紹），以適應(yīng)不同的需要。但是，隨之問題也就來了，盡管操作系統(tǒng)為Usb設(shè)備提供了用戶需要的驅(qū)動程序，在一般情況下，設(shè)備一插到pc上就可以使用了，這是最好不過的事情。在原有驅(qū)動程序的基礎(chǔ)上，自己開發(fā)出設(shè)備新的功能，或者自己干脆從頭做起，都是一種不錯的選擇。第二章 USB技術(shù)規(guī)范設(shè)計USB的目標就是使不同廠家所生產(chǎn)的設(shè)備可以在一個開放的體系下得到廣泛的使用。下面從五個方面簡要介紹此規(guī)范。 USB的電器特性USB的電氣特性主要是描述信號的發(fā)送及電壓分布情況。信號的發(fā)送USB通常使用一種差分的輸出驅(qū)動器來控制數(shù)據(jù)信號在USB電纜上的發(fā)送，一個USB設(shè)備端的連接器是由D+、D及Vbus，GND和其它數(shù)據(jù)線構(gòu)成的簡短連續(xù)電路，并要求連接器上有電纜屏蔽，以免設(shè)備在使用過程中被損壞。在低態(tài)時，驅(qū)動器的靜態(tài)輸出端的工作電壓Vo變動范圍為0～，且接有一個15kΩ的接地負載。下圖是Usb電纜的示意圖：圖21在任何驅(qū)動狀態(tài)下，USB設(shè)備必須能接收如圖22所示的波形。高速USB設(shè)備的連接電纜是阻抗為90Ω177。低速USB設(shè)備在插口端必須要有一個帶有串行口連接器的可控制電纜，其速率為12Mb/s。低速電纜的傳播時延必須小于18ns，從而保證信號在其上升沿或 靠近設(shè)備的USB連接器上的D+或D_插口USB設(shè)備USB設(shè)備上的輸入保護設(shè)備可能互相排斥，故觀察數(shù)據(jù)輸入端口時，可能發(fā)現(xiàn)由電壓生成器產(chǎn)生的信號波形會變形。Usb信號的發(fā)送有其發(fā)送的標準，具體如表21所示，在該表中，J和K這兩個數(shù)據(jù)態(tài)是兩個邏輯電平，在系統(tǒng)中，通常被用來進行交換差分數(shù)據(jù)。另外，在接收端，空閑態(tài)和工作態(tài)在邏輯上分別與J態(tài)和K態(tài)等價。如果連結(jié)的是高速設(shè)備，則USB使用所規(guī)定的高速率來發(fā)送信號并且有很快的上升沿和下降沿時間，甚至還可用低速率來發(fā)送數(shù)據(jù)，而對于表21中所示的低速信號發(fā)送標準僅用在低速設(shè)備與其所連接的端口之間(上升沿和下降沿時間較長)。則此時USB設(shè)備將中斷信號的發(fā)送，此時表示pc將認定沒有設(shè)備連接到端口上。