USB协议深入解读.pptVIP

中国普天信息技术研究院 USB协议简介 USB是一种协议总线，即主机与设备之间的通信需要遵循一系列约定。协议内容较多，这里仅作一些简单介绍，深入学习，可参看USB规范(WWW．usb．org)。 为了理解协议中的名称，先看图10．32。该图突出了主机上的客户软件和USB逻辑设备(编程涉及的设备)之间的通信流(Communication Flow)，该通信流跨越了USB驱动程序USBD、主控制器驱动程序UHCD、主控制器等硬件接口及其连接。端点(Endpoints)是USB设备的惟一可识别的部分，是主机和设备之间通信流的终点。每一个逻辑设备有若干个独立端点，每一个端点在设计时被分配一个惟一的由设备确定的标识符，称之为端点号。 如图10．32所示，将用于通信流流动的通道称为管道(Pipe)，这是忽略了许多中间环节的很形象的称呼，对于理解USB系统中的信息传输很有帮助。图中把3个端点看成了一个接口，关于接口的说明安排在后面。 USB2.0协议 (一)USB2.0的背景 COMPAQ、Hewlett Packard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和PHILIPS这7家厂商联合制定了USB 2.0接口标准 USB2.0规范是由USB1.1规范演变而来的 ,USB 2.0将设备之间的数据传输速度增加到480Mbps，折算为MB为60MB/S,比USB 1.1标准快40倍左右. USB2.0与USB1.1可以互相兼容， USB2.0设备可以工作在USB1.1接口上 , USB1.0设备也可以工作在USB2.0接口 , USB1.1设备的速度不会因为安装在USB2.0接口上而有任何提高，同样安装在USB1.1接口上的USB2.0设备的速度也会被限制在12mbps（1.5MB/S）以下. USB2.0和USB1.1使用的连接电缆及端口均相同 . (二)USB2.0协议规范目的 USB2.0规范描述了总线属性,协议定义,处理类型,总线管理和编程接口,以满足设计和构建符合该标准的系统和外设的要求. USB2.0规范的主要目标用户是外设开发者和系统OEM. USB2.0规范的目标是使不同厂商的器件可以在开放的结构中相互操作 (三)USB应用分类 (四)USB2.0的结构体系 USB系统 物理层接口 电源 总线协议 健壮性 系统配置 数据流类型 USB设备 USB主机-----硬件和软件 体系结构的扩展 USB2.0系统 USB2.0系统主要被定义为三个部分： 1.USB的互连； 2.USB的设备； 3.USB的主机 USB的互连是指USB设备与主机之间进行连接和通信的操作，主要包括以下几方面： 1.总线的拓扑结构：USB设备与主机之间的各种连接方式； 2.内部层次关系：根据性能叠置，USB的任务被分配到系统的每一个层次； 3.数据流模式：描述了数据在系统中通过USB从产生方到使用方的流动方式； 4.USB的调度： USB提供了一个共享的连接。对可以使用的连接进行了调度以支持同步数据传输，并且避免的优先级判别的开销 . 1.USB2.0的主机 在任何USB系统中，只有一个主机。USB和主机系统的接口称作主机控制器，主机控制器可由硬件、固件和软件综合实现。根集线器是由主机系统整合的，用以提供更多的连接点. 2.USB2.0的设备 USB的设备如下所示: 1.网络集线器，向USB提供了更多的连接点; 2.功能器件,为系统提供具体功能，如ISDN的连接，数字的游戏杆 或扬声器; USB设备提供的USB标准接口的主要依据： 1.对USB协议的运用； 2.对标准USB操作的反馈，如设置和复位; 3.标准性能的描述性信息； USB2.0总线布局技术 USB连接了USB设备和USB主机，USB的物理连接是有层次性的星型结构。每个网络集线器是在星型的中心，每条线段是点点连接。从主机到集线器或其功能部件，或从集线器到集线器或其功能部件. USB2.0的物理接口 USB的物理接口分为总线的电气规范和机械特性. 1.电气特性 USB在一条4线的电缆上传输信号和电源.信号在两条点对点连接线上传输. USB2.0支持3种数据数率: . USB高速信号位速率是480Mb/s . USB全速信号位速率是12Mb/s . USB低速信号位速率是1.5Mb/s USB2.0主机控制器和集线器提供了一种性能,使全速和低速数据可以在主机控制器和HUB之间高速传输,而HUB和设备之间以全速或低速传输,