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目 录 1. USB简介 2 1.1 USB的特点 2 1.2 USB的发展 2 2. USB的总线体系结构 2 2.1 USB物理结构 2 2.2 USB逻辑结构 3 2.3 USB的四种传输方式 3 3. USB模拟 4 3.1 USB系统的总体结构 4 3.2 USB的通信协议 5 3.2.1 USB总线数据格式 5 3.2.2 USB事务 6 3.3模拟原理 7 4．USB主控制器模拟器 7 4.1 USB主控制器(UHC)功能及特性 7 4.2 USB主控制器寄存器功能简介 8 4.3 OHCI协议介绍 8 4.4 USB主控制器模拟原理 12 5． USB从控制器模拟 12 5.1 USB从控制器功能及特性 12 5.2 USB从控制器功能简介 12 5.3 USB Device Framework协议介绍 12 5.4 USB从控制器模拟原理 14 USB简介 通用串行总线USB是Intel 、Microsoft等大厂商为解决计算机外设种类的日益增加与有限的主板插槽和端口之间的矛盾而于1995年提出制定的。它是一种用于将适用USB的外围设备连接到主机的外部总线结构，主要用在中速和低速的外设。USB同时又是一种通信协议，支持主机和USB的外围设备之间的数据传输。目前较多设备支持的是USB2.0，必威体育精装版的USB3.0 已于2008年正式发布。 下面，我们就先来简单了解一下USB特点和发展情况。 USB的特点 USB具有传输速度快，使用方便，支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、数码相机、USB网卡等，几乎所有的外部设备。USB的 　第一代：USB 1.0/1.1的最大传输速率为12Mbps但是一个USB设备最多只可以得到6Mbps的传输频宽。 　　第二代：USB2.0有高速、全速和低速三种工作速度，高速是480Mbit/s，全速是12Mbit/s，低速是1.5Mbit/s。USB 1.0/1.1与USB 2.0的接口是相互兼容的。 　第三代：USB 3.0 最大传输速率5Gbps, 向下兼容USB 1.0/1.1/2.0 一个完整的USB总线系统可以分为三部分：USB总线的主机、USB总线的设备以及他们之间的互联，结构如下图所示： 在USB 的网络协议中，每个USB 系统有且只有一个主机，它负责管理整个USB 系统，包括USB 设备的连接与删除、主机与USB 设备的通讯、总路线的控制等等。主机端有一个根集线器（ROOTHUB），可提供一个或多个USB 下行端口。USB 集线器是用于USB 端口扩展的，即USB 集线器可将一个USB端口扩展为多个端口。 USB的电缆的四根线,两根传送的是5V 的电源,另外的两根是数据线。功率不大的外围设备可以直接通过USB总线供电,而不必外接电源。USB总线最大可以提供5V500mA电流,并支持节约能源的挂机和唤醒模式。 USB引脚描述 序号 信号名 信号符号 作用 1 VCC +5VDC 用于USB设备的供电 2 D- Data- 连南桥用于数据传导 3 D+ Data+ 连南桥用于数据传导 4 GND Ground 接地 USB逻辑结构 USB设备在逻辑上分成了几个层次，分别是设备层、配置层、接口层和端点层。 1. 端点：每个设备内有一个或多个逻辑连接点，称为端点。 2. 接口：一个设备对主机表现为一组合适的端点，一组相关的端点称为一个接口。有多个接口的设备称为组合设备。 3. 配置：设备可以有多组接口，每一组称为一个配置，一次只能有一个配置是活动的。但是，当前配置中的所有接口（和它们的端点）可以同时是活动的。大多数设备只有一个配置和一个接口。当一个设备第一次插入系统时，Windows提示用户选择合适的配置。 USB设备中各层的逻辑关系如图2所示： 4. 管道：在USB中，传输是在USB设备的某一具体端点和主机软件之间进行的，这个相关的结构就称为管道，即为设备的一个端点与主机之间的数据传输的模型。管道有两种：流管道和消息管道。其中消息管道的数据结构是USB定义好的，而流管道没有固定的结构。另外，数据传输带宽、传输类型、节点的特性（如方向和缓冲大小）都影响着它的管道特性。大多数的管道在USB设备配置好之后就产生了。其中有一个最重要的消息管理是“缺省控制管道”，这个管道在设备一加电的时候就存在了，它提供设备的配置和状态等信息的控制。 管道可以是单向的也可以是双向的。一个USB设备可以有很多个管道，管道之间是相互独立的，比如设备的一个管道可以从主机接收数据而另一个管道可以发送数据。在一个设备配置中每一个管道（即每一个节点）只能支持下述的一个数据传型。 图4 USB的通信流及信道 USB的四种传输方式 USB提供了四种传输方式， 以适应