嵌入式软件工程师-硬件接口与通信协议-USB协议_USB供电与电池充电规范.docxVIP

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USB协议基础

1USB协议的历史与发展

USB（UniversalSerialBus）协议自1996年首次发布以来，经历了多个版本的迭代，从最初的USB1.0到目前的USB4.0，其传输速度和功能得到了显著提升。USB1.0的传输速度为1.5Mbps和12Mbps，分别对应低速和全速模式。随着技术进步，USB2.0将速度提升至480Mbps，而USB3.0则进一步提升至5Gbps。必威体育精装版的USB4.0版本，基于Thunderbolt3协议，传输速度可达40Gbps，同时支持视频和电力传输。

2USB设备的类型与识别

USB设备主要分为三种类型：主机（Host）、设备（Device）和集线器（Hub）。主机负责管理USB总线，设备则连接到主机或集线器上，提供特定功能。集线器可以扩展USB端口，允许多个设备连接到一个USB端口上。

设备的识别通过枚举过程实现。当设备连接到USB总线时，主机将发送一系列标准请求，以获取设备的描述符，包括设备描述符、配置描述符、接口描述符和端点描述符。这些描述符包含了设备的基本信息，如制造商、产品、版本、支持的配置和接口等。

2.1示例：读取USB设备描述符

importusb.core

#找到第一个USB设备

dev=usb.core.find(idVendor=0x1234,idProduct=0x5678)

#如果设备存在

ifdevisnotNone:

#获取设备描述符

device_descriptor=dev.get_active_configuration()

#打印设备描述符信息

print(DeviceDescriptor:)

print(bLength:%d%device_descriptor.bLength)

print(bDescriptorType:%d%device_descriptor.bDescriptorType)

print(bcdUSB:%04x%device_descriptor.bcdUSB)

print(bDeviceClass:%d%device_descriptor.bDeviceClass)

print(bDeviceSubClass:%d%device_descriptor.bDeviceSubClass)

print(bDeviceProtocol:%d%device_descriptor.bDeviceProtocol)

print(bMaxPacketSize0:%d%device_descriptor.bMaxPacketSize0)

print(idVendor:%04x%device_descriptor.idVendor)

print(idProduct:%04x%device_descriptor.idProduct)

print(bcdDevice:%04x%device_descriptor.bcdDevice)

print(iManufacturer:%d%device_descriptor.iManufacturer)

print(iProduct:%d%device_descriptor.iProduct)

print(iSerialNumber:%d%device_descriptor.iSerialNumber)

print(bNumConfigurations:%d%device_descriptor.bNumConfigurations)

3USB数据传输原理

USB数据传输基于包（Packet）的概念，每个包包含一个包头（PacketHeader）和一个数据负载（DataPayload）。包头包含了包的类型、目标地址和数据长度等信息。数据负载则包含了实际传输的数据。

USB传输模式主要有四种：控制传输（ControlTransfer）、批量传输（BulkTransfer）、中断传输（InterruptTransfer）和等时传输（IsochronousTransfer）。控制传输用于设备的初始化和配置，批量传输用于大量数据的传输，中断传输用于设备状态的查询，等时传输用于实时数据的传输，如音频和视频。

3.1示例：使用批量传输发送数据

importusb.core

#找到第一个USB设备

dev=usb.core.