USB20技術(shù)規(guī)范(中文)

1、USB20 技術(shù)規(guī)范(中文)1緒論起因Intel的目的主要基于以下三方面考慮(一)(二)易用性眾所周知,PC 機(jī)的改裝是極不靈活的對用戶友好的圖形化接口和一些軟硬件機(jī)制的結(jié)合加上新一代總線結(jié)構(gòu)使得計(jì)算機(jī)的沖突大量減少且易于改裝但以終端用戶的眼光來看PC 機(jī)的輸入/輸出如串行/并行端口鍵盤鼠標(biāo)操縱桿接口等均還沒有達(dá)到即插即用的特性USB 正是在這種情況下問世的(三)端口擴(kuò)充外圍設(shè)備的添加總是被相當(dāng)有限的端口數(shù)目限制著缺少一個雙向價廉現(xiàn)有的連接只可對極少設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化對于PC 機(jī)的新的功能部件的添加需定義一個新的接口來滿足上述需要USB 就應(yīng)運(yùn)而生它是快速雙向同步動態(tài)連接且價格低廉的串行接口可以滿足

2、PC 機(jī)發(fā)展的現(xiàn)在和未來的需要USB本書規(guī)范了USB 的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)該規(guī)范介紹了USB 的總線特點(diǎn)協(xié)議內(nèi)容事務(wù)種類總線管理接口編程的設(shè)計(jì)以及建立系統(tǒng)制造外圍設(shè)備所需的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)USB下廣泛的使用該規(guī)范改進(jìn)了便攜商務(wù)或家用電腦的現(xiàn)有體系結(jié)構(gòu)進(jìn)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來創(chuàng)造多功能的產(chǎn)品和開發(fā)廣闊的市場并不必使用陳舊的接口害怕失去兼容性適用對象該規(guī)范主要面向外設(shè)開發(fā)商和系統(tǒng)生產(chǎn)商并且提供了許多有價值的信息給操作系統(tǒng)/BIOS/設(shè)備驅(qū)動平臺IHVS/ISVS 適配器以及各種計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家使用該USB 版本的規(guī)范可以用來設(shè)計(jì)開發(fā)新產(chǎn)品改進(jìn)一些經(jīng)典的模型并開發(fā)相應(yīng)的軟件所有的產(chǎn)品都應(yīng)遵循這個規(guī)

3、范 USB1.1本書結(jié)構(gòu)第一章至第四章為讀者提供了一個綱要第五章至第十章則提供了USB 的所有的具體技術(shù)細(xì)節(jié)外設(shè)廠家應(yīng)著眼于第四章至第十章USB 的主機(jī)控制器應(yīng)用主要參考第四章至第七章和第九十章USB四七九章UniveralSerialBuDeviceClaSpecification充和參考各種設(shè)備的規(guī)范是形形色色的如有疑問請與USBImplementForum 索要更多細(xì)節(jié)讀者也可以為向操作系統(tǒng)廠商索取關(guān)于USB2背景知識本章將對USB總線特性以及現(xiàn)行技術(shù)特點(diǎn)USBUSBPCUSB循以下幾個準(zhǔn)則比特率的數(shù)據(jù)傳輸對聲音音頻和壓縮視頻等實(shí)時數(shù)據(jù)的充分支持協(xié)議靈活綜合了同步和異步數(shù)據(jù)傳輸兼容了不同

4、設(shè)備的技術(shù)綜合了不同PC 機(jī)的結(jié)構(gòu)和體系特點(diǎn)提供一個標(biāo)準(zhǔn)接口廣泛接納各種設(shè)備賦予PC機(jī)新的功能使之可以接納許多新設(shè)備使用的分類2-1(USB12M率可以包括中速和低速的情況總的來說中速的傳輸是同步的低速的數(shù)據(jù)來自交互的設(shè)備USB用于可移動的環(huán)境下的軟件體系通過對各種主機(jī)控制器提供支持以保證將來對USB低速10-20kb/ 中速500kb/-10Mb/低價格熱插拔易用性ISBNPB 某POTS 低價格易用性動態(tài)插拔限定帶寬和延遲 音頻磁盤25-500Mb/2-1特色USB 的規(guī)范能針對不同的性能價格比要求提供不同的選擇以滿足不同的系統(tǒng)和部件及相應(yīng)不同的功能其主要特色可歸結(jié)為以下幾點(diǎn)終端用戶的易用

5、性為接纜和連接頭提供了單一模型電氣特性與用戶無關(guān)自我檢測外設(shè)自動地進(jìn)行設(shè)備驅(qū)動設(shè)置動態(tài)連接動態(tài)重置的外設(shè)廣泛的應(yīng)用性適應(yīng)不同設(shè)備傳輸速率從幾千比特率到幾十兆比特率在同一線上支持同步異步兩種傳輸模式支持對多個設(shè)備的同時操作可同時操作 127 個物理設(shè)備在主機(jī)和設(shè)備之間可以傳輸多個數(shù)據(jù)和信息流支持多功能的設(shè)備利用低層協(xié)議提高了總線利用率同步傳輸帶寬同步工作可以利用整個總線帶寬靈活性直接一系列大小的數(shù)據(jù)包允許對設(shè)備緩沖器大小的選擇通過指定數(shù)據(jù)緩沖區(qū)大小和執(zhí)行時間支持各種數(shù)據(jù)傳輸率通過協(xié)議對數(shù)據(jù)流進(jìn)行緩沖處理健壯性出錯處理/差錯恢復(fù)機(jī)制在協(xié)議中使用對用戶感覺而言與PC產(chǎn)業(yè)的一致性協(xié)議的易實(shí)現(xiàn)性和完整性

6、與PC機(jī)的即插即用的體系結(jié)構(gòu)的一致對現(xiàn)存操作系統(tǒng)接口的良好銜接價廉物美以低廉的價格提供 1.5兆比特率的子通道設(shè)施將外設(shè)和主機(jī)硬件進(jìn)行了最優(yōu)化的集成促進(jìn)了低價格的外設(shè)的發(fā)展廉價的電纜和連接頭運(yùn)用了商業(yè)技術(shù)升級路徑體系結(jié)構(gòu)的可升級性支持了在一個系統(tǒng)中可以有多個USB3本章主要內(nèi)容是關(guān)于USBUSB的標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議使各種設(shè)備分享USB當(dāng)其它設(shè)備和主機(jī)在運(yùn)行時總線允許添加設(shè)置使用以及拆除外設(shè)后續(xù)章節(jié)將著重描述USB 的細(xì)節(jié)USB一個USB系統(tǒng)主要被定義為三個部分USB 的互連USB的設(shè)備USB 的主機(jī)USB 的互連是指USB主要包括以下幾方面總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)USB設(shè)備與主機(jī)之間的各種連接方式內(nèi)部層次關(guān)系根

7、據(jù)性能疊置USB的任務(wù)被分配到系統(tǒng)的每一個層次數(shù)據(jù)流模式描述了數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中通過USB 從產(chǎn)生方到使用方的流動方式USB的調(diào)度USB 提供了一個共享的連接對可以使用的連接進(jìn)行了調(diào)度以支持同步數(shù)據(jù)傳輸并且避免的優(yōu)先級判別的開銷USB 的設(shè)備及主機(jī)的細(xì)節(jié)將講述于后總線布局技術(shù)USB 連接了USBUSB 主機(jī)USB構(gòu)每個網(wǎng)絡(luò)集線器是在星型的中心每條線段是點(diǎn)點(diǎn)連接從主機(jī)到集線器或其功能部件或從集線3-1 中可看出USB3.1.1.1USB在任何USB系統(tǒng)中只有一個主機(jī)USB和主機(jī)系統(tǒng)的接口稱作主機(jī)控制器主機(jī)控圖31制器可由硬件4.994.1.1.2USB 的設(shè)備USB 的設(shè)備如下所示:網(wǎng)絡(luò)集線器向USB

8、 提供了更多的連接點(diǎn);功能器件為系統(tǒng)提供具體功能如ISDN 的連接數(shù)字的游戲桿或揚(yáng)聲器USBUSB對USB協(xié)議的運(yùn)用對標(biāo)準(zhǔn)USB 操作的反饋如設(shè)置和復(fù)位標(biāo)準(zhǔn)性能的描述性信息關(guān)于USB3.88物理接口USB 的物理接口的電氣特性在第六章,機(jī)械特性在第五章詳細(xì)介紹321 電氣特性USB3-2發(fā)送信號存在兩種數(shù)據(jù)傳輸率3-2USBUSB12Mbp低速模式需要更少的EMIUSB況下自動地動態(tài)切換因?yàn)檫^多的低速模式的使用將降低總線的利用率所以該模式只支持有限個低帶寬的設(shè)備(如鼠標(biāo))時鐘被調(diào)制后與差分?jǐn)?shù)據(jù)一同被傳送出去時鐘信號被轉(zhuǎn)換成NRZI 碼收方可還原出原時鐘信號電纜中包括VBUSGND二條線向設(shè)備提

9、供電源VBUS+5V 電源USB寬最長可為幾米通過選擇合適的導(dǎo)線長度以匹配指定的IRdrop其它一些特性如設(shè)備能源預(yù)算和電纜適應(yīng)度為了保證足夠的輸入電壓和終端阻抗重要的終端設(shè)備應(yīng)位于電纜的尾部在每個端口都可檢測終端是否連接或分離并區(qū)分出高速或低速設(shè)備3.2.2 機(jī)械特性5接上行連接器和下行連接器是不可簡單的互換這樣就避免了集線器間的非法的循環(huán)往復(fù)的連接電纜中有四根導(dǎo)線一對互相纏繞的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格線一對符合標(biāo)準(zhǔn)的電源線連接器有四個方向具有屏蔽層以避免外界干擾并有易拆裝的特性電源主要包括兩方面電源分配即USB 的設(shè)備如何通過USB分配得到由主計(jì)算機(jī)提供的能源電源管理即通過電源管理系統(tǒng)USB 的系統(tǒng)軟件和

10、設(shè)備如何與主機(jī)協(xié)調(diào)工作電源分配每個USBUSB全依靠電纜提供能源的設(shè)備稱作相反自供電設(shè)備而且集線器也可由與之相連的USB 設(shè)備提供電源受一定布局限制的帶有4-4(中鍵盤輸入筆和鼠標(biāo)均為總線供能設(shè)備電源管理USB 主機(jī)與USBUSB與主機(jī)的能源管理系統(tǒng)結(jié)合共同處理各種電源子件如掛起喚醒并且有特色的是USB 設(shè)備應(yīng)用特有的電源管理特性可讓系統(tǒng)軟件和控制其電源管理USB的電源分配和電源管理特性使之可以被設(shè)計(jì)在電源傳感系統(tǒng)中如采用電池的筆記本電腦總線協(xié)議USB 總線屬一種輪訊方式的總線主機(jī)控制端口初始化所有的數(shù)據(jù)傳輸每一總線執(zhí)行動作最多傳送三個數(shù)據(jù)包按照傳輸前制定好的原則在每次傳送開始時主機(jī)控制器發(fā)送

11、一個描述傳輸運(yùn)作的種類方向USBUSB(tokenpacket)USB從設(shè)備到主機(jī)在傳輸開始時由標(biāo)志包來標(biāo)志數(shù)據(jù)的傳輸方向然后發(fā)送端開始發(fā)送包含信息的數(shù)據(jù)包或表明沒有數(shù)據(jù)傳送接收端也要相應(yīng)發(fā)送一個握手的數(shù)據(jù)包表明是否傳送成功發(fā)送端和接收端之間的USB 數(shù)據(jù)傳輸在主機(jī)和設(shè)備的端口之間可視為一個通道存在兩種類型的通道流和消息流的數(shù)據(jù)不像消息的數(shù)據(jù)它沒有USB 所定義的結(jié)構(gòu)而且通道與數(shù)據(jù)帶寬傳送服務(wù)類型端口特性如方向和緩沖區(qū)大小有關(guān)多數(shù)通道在USB 設(shè)備設(shè)置完成后即存在USB 中有一個特殊的通道缺省控制通道它屬于消息通道當(dāng)設(shè)備一啟動即存在從而為設(shè)備的設(shè)置查詢狀況和輸入控制信息提供一個入口事務(wù)預(yù)處理允

12、許對一些數(shù)據(jù)流的通道進(jìn)行控制從而在硬件級上防止了對緩沖區(qū)的高估或低估通過發(fā)送不確認(rèn)握手信號從而阻塞了數(shù)據(jù)的傳輸速度當(dāng)不確認(rèn)信號發(fā)過后若總線有空閑數(shù)據(jù)傳輸將再做一次這種流控制機(jī)制允許靈活的任務(wù)安排可使不同性質(zhì)的流通道同時正常工作這樣多種流通常可在不同間隔進(jìn)行工作傳送不同大小的數(shù)據(jù)包USB健壯性的特征在于使用差分的驅(qū)動接收和防護(hù)以保證信號完整性在數(shù)據(jù)和控制信息上加了循環(huán)冗余碼(CRC)利用協(xié)議自我恢復(fù)對流數(shù)據(jù)進(jìn)行控制以保證同步信號和硬件緩沖管理的安全數(shù)據(jù)和控制通道的建立使功能部件的相互不利的影響?yīng)毩㈤_消除了負(fù)作用USB傳輸介質(zhì)產(chǎn)生的錯誤率是與自然界的異?，F(xiàn)象的概率相吻合是瞬時一現(xiàn)的因此就要在每個數(shù)

13、據(jù)包中加入檢測位來發(fā)現(xiàn)這些瞬時的錯誤并且提供了一系列硬件和軟件設(shè)施來保證數(shù)據(jù)的正確性協(xié)議中對每個包中的控制和數(shù)據(jù)位都提供了循環(huán)冗余碼校驗(yàn)若出現(xiàn)了循環(huán)冗余碼的錯誤則被認(rèn)為是該數(shù)據(jù)包已被損壞循環(huán)冗余碼可對一位或兩位的錯誤進(jìn)行 100%的修復(fù)錯誤處理重新進(jìn)行上一次失敗的傳輸傳輸中若遇到錯誤USB主機(jī)控制器將重新進(jìn)行傳輸最多可再進(jìn)行三次若錯誤依然存在則對客戶端軟件報告錯誤客戶端軟件可用一種特定的方法進(jìn)行處理USB設(shè)備可以隨時的安裝和折卸因此系統(tǒng)軟件在物理的總線布局上必須支持這種動態(tài)變化3.6.1USB 設(shè)備的安裝所有的USB 設(shè)備都是通過端口接在USB 上網(wǎng)絡(luò)集線器知道這些指定的USB線器有一個狀態(tài)指

14、示器指明在其某個端口上USB指示在USB值給USB主機(jī)對每個設(shè)備指定唯一的USB 地址并檢測這種新裝的USB 設(shè)備是集線器還是功能部件主機(jī)為USB 設(shè)備建立了控制通道使用指定的USB 的地址和零號端口如果安裝的USB 設(shè)備是集線器并且USB設(shè)備連在其端口上那上述過程對每個USB 設(shè)備的安裝都要做一遍如果安裝的設(shè)備是功能部件那么主機(jī)中關(guān)于該設(shè)備的軟件將因設(shè)備的連接而被引發(fā)USB當(dāng)USB設(shè)備從集線器的端口拆除后集線器關(guān)閉該端口并且向主機(jī)報告該設(shè)備已不存在USB的系統(tǒng)軟件將準(zhǔn)確進(jìn)行處理如果去除的USB 設(shè)備上集線器USB 的系統(tǒng)軟件將對集線器反連在其上的所有設(shè)備進(jìn)行處理總線標(biāo)號總線標(biāo)號就是對連接在總

15、線上的設(shè)備指定唯一的地址的一種動作因?yàn)閁SB 允許USB 設(shè)備在任何時刻從USB上安裝或拆卸所以總線標(biāo)號是USB的系統(tǒng)軟件始終要作的動作而且總線標(biāo)號還包括對拆除設(shè)備的檢測和處理有許多通道例如一個USB設(shè)備存在一個端口可建立一個向其它USB 設(shè)備的端口發(fā)送數(shù)據(jù)的通道它可建立一個從其它USB 設(shè)備的端口接收數(shù)據(jù)的通道USB的結(jié)構(gòu)包含四種基本的數(shù)據(jù)傳輸類型控制數(shù)據(jù)傳送在設(shè)備連接時用來對設(shè)備進(jìn)行設(shè)置還可對指定設(shè)備進(jìn)行控制如通道控制批量數(shù)據(jù)傳送大批量產(chǎn)生并使用的數(shù)據(jù)在傳輸約束下具有很廣的動態(tài)范圍中斷數(shù)據(jù)的傳送用來描述或匹配人的感覺或?qū)μ卣鞣磻?yīng)的回饋同步數(shù)據(jù)的傳送由預(yù)先確定的傳送延遲來填滿預(yù)定的USB 帶

16、寬對于任何對定的設(shè)備進(jìn)行設(shè)置時一種通道只能支持上述一種方式的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)流模式的更多細(xì)節(jié)在第四章中詳述控制數(shù)據(jù)傳送當(dāng)USB設(shè)備初次安裝時USB系統(tǒng)軟件使用控制數(shù)據(jù)對設(shè)備進(jìn)行設(shè)置設(shè)備驅(qū)動程序通過特定的方式使用控制數(shù)據(jù)來傳送數(shù)據(jù)傳送是無損性的批量數(shù)據(jù)傳送批量數(shù)據(jù)是由大量的數(shù)據(jù)組成如使用打印機(jī)和掃描儀時批量數(shù)據(jù)是連續(xù)的在硬件級上可使用錯誤檢測可以保證可靠的數(shù)據(jù)傳輸并在硬件級上引入了數(shù)據(jù)的多次傳送此外根據(jù)其它一些總線動作被大量數(shù)據(jù)占用的帶寬可以相應(yīng)的進(jìn)行改變中斷數(shù)據(jù)傳輸中斷數(shù)據(jù)是少量的且其數(shù)據(jù)延遲時間也是有限范圍的這種數(shù)據(jù)可由設(shè)備在任何時刻發(fā)送并且以不慢于設(shè)備指定的速度在USB 上傳送中斷數(shù)據(jù)一般由事

17、件通告特征及座標(biāo)號組成只有一個或幾個字節(jié)匹配定點(diǎn)設(shè)備的座標(biāo)即為一例雖然精確指定的傳輸率不必要但USB 必須對交互數(shù)據(jù)提供一個反應(yīng)時間的最低界限同步傳輸傳送和使用時是連續(xù)且實(shí)時的同步數(shù)據(jù)是以穩(wěn)定的速率發(fā)送和接收實(shí)時的信息除了傳輸速率同步數(shù)據(jù)對傳送延遲非常敏感避免的信號延遲與每個端口的可用緩沖區(qū)數(shù)有關(guān)一個典型的同步數(shù)據(jù)的例子是語音如果數(shù)據(jù)流的傳送率不能保持?jǐn)?shù)據(jù)流是否丟失將取決于緩沖區(qū)的大小和損壞的程度即使數(shù)據(jù)在USB實(shí)時的傳送同步數(shù)據(jù)肯定會發(fā)生潛在瞬時的數(shù)據(jù)流丟失現(xiàn)象換句話說即使許多硬件機(jī)制如重傳的引入也不能避免錯誤的產(chǎn)生實(shí)際應(yīng)用中USBUSB給USB的傳速率USB 還為同步數(shù)據(jù)的傳送設(shè)計(jì)了最少延

18、遲時間指定USBUSB的帶寬分配給各個通道當(dāng)一個通道建立后USB 就分配給它一定的帶寬USB 設(shè)備需要提供一些數(shù)據(jù)緩沖區(qū)若USB 提供了更多帶寬則需更多的緩沖區(qū)USB 的體系要保證緩沖引導(dǎo)的硬件的延遲限定在幾毫秒內(nèi)USB的帶寬容量可以容納多種不同的數(shù)據(jù)流因此保證USB1B+D 直到T1USB同比特率并具有一個動態(tài)變動的范圍USB 規(guī)范對總線的每類轉(zhuǎn)輸規(guī)定的具體的原則3.8USB 設(shè)備USB種提供USB)USB設(shè)備需要提供自檢和屬性設(shè)置的信息USB 設(shè)備必須在任何時刻執(zhí)行與所定義的USB 設(shè)備的狀態(tài)相一致的動態(tài)當(dāng)設(shè)備被連接址被操作的每一個USB 設(shè)備通過一個或多個通道與主機(jī)通訊所有USB 設(shè)備必

19、須在零號端口上有一指定的通道每個USB 設(shè)備的USB 控制通道將與之相連通過此控制通道所有的USB 設(shè)備都列入一個共同的準(zhǔn)入機(jī)制以獲得控制操作的信息在零號端口上控制通道中的信息應(yīng)完整的描述USB 設(shè)備此類信息主要有以下幾類標(biāo)準(zhǔn)信息這類信息是對所有USB 設(shè)備的共同性的定義包括一些如廠商識別設(shè)備種類電源管理等的項(xiàng)目設(shè)備設(shè)置接口及終端的描述在此給出關(guān)于這些具體的描述信息在第九章給出類別信息此類信息給出了不同USB 的設(shè)備類的定義主要反映其不同點(diǎn)USB廠商信息USB設(shè)備的廠商可自由的提供各種有關(guān)信息其格式不受該規(guī)范制約此外每個USB 設(shè)備均提供USB 的控制和狀態(tài)信息設(shè)備描述主要分為兩種設(shè)備類集線器

20、和功能部件只有集線器可以提供更多的USB 的連接點(diǎn)功能部件為主機(jī)提供了具體的功能集線器在即插即用的USB3-3圖3從用戶的觀點(diǎn)出發(fā)集線器極大簡化了USB 的互連復(fù)雜性而且以很低的價格和高易用性提供了設(shè)備的健壯性集線器串接在集中器上可讓不同性質(zhì)的設(shè)備連接在USB上連接點(diǎn)稱作端口每個集線器將一個連接點(diǎn)轉(zhuǎn)化成許多的連接點(diǎn)并且該體系結(jié)構(gòu)支持多個集線器的連接每個集線器的上游端口向主機(jī)方向進(jìn)行連接每個集線器的下游端口允許連接另外的集線器或功能部件集線器可檢測每個下游端口的設(shè)備的安裝或拆卸并可對下游端口的設(shè)備分配能源每個下游端口都具有獨(dú)立的能力不論高速或低速設(shè)備均可連接集線器可將低速和高速端口的信號分開一個

21、集線器包括兩部分集線控制器Controller 和集線放大器(Repeater)集線放大器是一種在上游端口和下游端口之間的協(xié)議控制開關(guān)而且硬件上支持復(fù)位掛起喚醒的信號集線控制器提供了接口寄存器用于與主機(jī)之間的通信集線器允許主機(jī)對其特定狀態(tài)和控制命令進(jìn)行設(shè)置并監(jiān)視和控制其端口功能部件功能部件是一種通過總線進(jìn)行發(fā)送接收數(shù)據(jù)和控制信息的USB 設(shè)備通過一根電纜連接在集線器的某個端口上功能設(shè)備一般是一種相互無關(guān)的外設(shè)然而一個物理單元中可以有多個功能部件和一個內(nèi)置集線器并利用一根USB電纜這通常被稱為復(fù)合設(shè)備即一個集線器連向主機(jī)并有一個或多個不可拆卸的USB 設(shè)備連在其上每個功能設(shè)備都包含設(shè)置信息來描述

22、該設(shè)備的性能和所需資源主機(jī)要在功能部件典型的USB 體系結(jié)構(gòu)44 臺式機(jī)環(huán)境下的集線器使用前對其進(jìn)行設(shè)置設(shè)置信息包括USB 帶寬分配選擇設(shè)備的設(shè)置信息等下機(jī)列舉了一些功能部件定位設(shè)備如鼠標(biāo)或光筆輸入設(shè)備如鍵盤 電信適配器如3.9USB硬件和軟件USBUSB檢測USB 設(shè)備的安裝和拆卸管理在主機(jī)和USB設(shè)備之間的控制流管理在主機(jī)和USB 設(shè)備之間的數(shù)據(jù)流收集狀態(tài)和動作信息提供能量給連接的USB 設(shè)備主機(jī)上USB 的系統(tǒng)軟件管理USB 設(shè)備和主機(jī)上該設(shè)備軟件之間的相互交互USB 系統(tǒng)軟件與設(shè)備軟件間有三種相互作用方式同步數(shù)據(jù)傳輸異步數(shù)據(jù)傳輸電源管理設(shè)備和總線管理信息只要可能USB 系統(tǒng)軟件就會使用

23、目前的主機(jī)軟件接口來管理上述幾種方式3.10 體系結(jié)構(gòu)的擴(kuò)充USB 的體系結(jié)構(gòu)包含主機(jī)控制驅(qū)動器和USB驅(qū)動器之間的接口的擴(kuò)展使多個主機(jī)控制器和主機(jī)控制驅(qū)動器的使用成為可能02ACK:確認(rèn)信號ActiveDevice:正在使用的設(shè)備AynchronouData: 異 步 數(shù) 據(jù) AynchronouRA:異步自適應(yīng)速率AynchronouSRC:異步抽樣轉(zhuǎn)換率AudioDevice:音頻設(shè)備AWG#(AmericanWireGauge):美國電線標(biāo)準(zhǔn)Babble: 幀 傳 輸 中 的 總 線 動 作 Bandwidth:帶寬BigEndian:Bit:比特BitStuffing:數(shù)據(jù)填充,以使

24、PLL 可以提取時鐘信號b/:每秒多少比特B/: 每 秒 多 少 字 節(jié) Buffer:緩沖區(qū)BulkTranfer:批量傳送BuEnumeration:總線標(biāo)號Byte: 字 節(jié) Capabilitie:能力Characteritic:特征Client:客戶ConfiguringSoftware:配置軟件ControlEndpoint:控制端口ControlPipe:控制通道ControlTranfer: 控 制 傳 送 CTI:計(jì)算機(jī)電信組織CyclicRedundancyCheck(CRC):循環(huán)冗余校驗(yàn)DefaultAddre:缺省地址DefaultPipe:缺省通道Device:設(shè)備

25、器件DeviceAddreDeviceEndpointDeviceSoftwareDowntreamDWORDDynamicInertionandRemoval只讀存儲器EndUerEndpointEndpointAddreEndpointDirectionEOFEOP 包結(jié)束E 某ternalPortFaleEOPFrame 幀F(xiàn)ramePatternFull-duple全雙工FunctionHandhakePacketHotHotControllerDriver(HCD)主機(jī)控制驅(qū)動HotReoureHub 集線器HubTierHubInterruptRequet(IRQ)中斷請求Inte

26、rruptTranferI/ORequetPacketIRP/輸入請求包IochronouDataIochronouDevice步設(shè)備IochronouSinkEndpointIochronouSoureEndpointIochronouTranferJiffer 抖動kb/特kB/傳送速率每秒幾千字節(jié)LittleEndianLOALSb 最低比特LSB 最低字節(jié)Mb/傳送速率每秒幾兆比特MB/傳送速率每秒幾兆比特MeagePipeMSbMSBNAKObjectPacketPacketID(PID)數(shù)據(jù)包標(biāo)示位Phae 時項(xiàng)相位PhaeLockedLoop(PLL)鎖相環(huán)PhyicalDevi

27、cePipePollingPortPowerOnReet(POR)電源復(fù)位ProgrammableDataRate 可編程數(shù)據(jù)速率Protocol 協(xié)議RateAdaptionRA 自適應(yīng)速率RequetRetireRootHubSample 取樣抽樣SampleRate(F)抽樣速率SampleRateConverion(SRC)抽樣轉(zhuǎn)換率ServiceSeviceInterval 服務(wù)間隙ServiceJitterSeviceRateSOPStageStart-of- Frame(SOF)幀開始StreamPipeSynchronizationTypeRASynchronouSRCing(

28、TDM)時分復(fù)用TimeoutTranactionTranferTranferTypeTurn-aroundTimeUSB突UniveralSerialBuDriver(USBD)USB 提供的資源Uptream 上行VirtualDevice 虛擬設(shè)備Word16第四章USB 數(shù)據(jù)流模型本章介紹了數(shù)據(jù)如何在USB 中傳送將涉及到系統(tǒng)中關(guān)于信號的發(fā)送和協(xié)議定義的一層對于USB 系統(tǒng)中這一層中各個定義的詳細(xì)情況可參見第六章和第七章本章中介紹的數(shù)據(jù)傳送格式將在第八章到第十一章中逐步擴(kuò)充所有的實(shí)現(xiàn)者必須閱讀此章以便了解USB 中一些非常核心的概念實(shí)現(xiàn)者的視圖USBUSB端用戶的角度看到的USB系統(tǒng)可

29、簡單地用圖 4.1表示USB 的有不同要求這它能使不同層次的實(shí)USB 實(shí)際通信流邏輯通信流 42USB各層次的具體細(xì)節(jié)將在以后逐步介紹特別地有四個層次的實(shí)現(xiàn)是較為集中的USB 物理設(shè)備(USBPhyicalDevice)USB上的一種硬件可運(yùn)行一些用戶程序客戶軟件(clientoftware)為一個特定的USB 設(shè)備而在主機(jī)上運(yùn)行的軟件這種軟件由USB設(shè)備的提供者提供或由操作系統(tǒng)提供USB 系統(tǒng)軟件(USBytemoftware) 此軟件用于在特定的操作系統(tǒng)中支持USB 它由操作系統(tǒng)提供與具體的USB 設(shè)備無關(guān)也獨(dú)立于客戶軟件USB 主機(jī)控制器(USBHotController):總線在主機(jī)方

30、面的接口是軟件和硬件的總和用于支持USB 設(shè)備通過USB 連到主機(jī)上這四個USB 系統(tǒng)的組成部分在功能上存在相互重疊的部分為了支持主機(jī)與客戶之間的堅(jiān)固可靠的通信還需要在后面對這些部分進(jìn)行細(xì)節(jié)性描述4-2USB組成USB連接USB 設(shè)備層對USB完成對設(shè)備的一般的USB機(jī)提供一些額外的功能USB輯上的對應(yīng)于這些邏輯通信的實(shí)際物理通信由USB 總線接口層來完成關(guān)于USB5689介紹本章描述一些核心概念USB幾章中閱讀更加詳細(xì)的部分為了描述和管理USB 通信總線拓樸總線拓樸結(jié)構(gòu)包括四個重要的組成部分主機(jī)和設(shè)備USB 系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成部分物理拓樸結(jié)構(gòu)描述USB 系統(tǒng)中的各組成部分是如何連接起來的邏輯拓樸

31、結(jié)構(gòu)描述USB 系統(tǒng)中各種組成部分的地位和作用以及描述從主機(jī)和設(shè)備的角度觀察到的USB 系統(tǒng)客戶軟件層與應(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的情況USB4-3 包括USB 主機(jī)控制器USBHotControllerUSB系統(tǒng)軟件集合USB實(shí)際通信流邏輯通信流USB 主機(jī)在USB理位置而且對于USB 以及連到USB所有的對USB 的訪問一個USB主機(jī)還負(fù)責(zé)監(jiān)督USB9USB一個USB4.4USBUSB應(yīng)用層邏輯通信流4-4USBUSB多樣的但面向主機(jī)的接口卻是一致的所以對于所有這些設(shè)備主機(jī)可以用同樣的方式來管理它們與USB 有關(guān)的部分為了幫助主機(jī)辨認(rèn)及確定U

32、SB 設(shè)備這些設(shè)備本身需要提供用于確認(rèn)的信息在某一些方面的信息所有設(shè)備都是一樣的而另一些方面的信息由這些設(shè)備具體的功能決定信息的具體格式是不定的由設(shè)備所處的設(shè)備級決定對USB8423USB4-545USB圖中的HubUSBUSB個被嵌入的HubHub(rootHub)主機(jī)通過根Hub4-5用于提供具體功能的設(shè)備叫應(yīng)用設(shè)備許多不同功能的設(shè)備放在一起被看作一個整體叫包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HubHub 被接到USBHub一個復(fù)合設(shè)備而這個HubHubHub4.2.4 總線邏輯拓樸結(jié)構(gòu)在物理結(jié)構(gòu)上設(shè)備通過Hub 連到主機(jī)上但在邏輯上主機(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)上一樣這個邏輯關(guān)系如圖4-6 所示與之對應(yīng)的物4-5Hub4-6起見未被畫出雖然USB對物理結(jié)構(gòu)有個了解例如在處理HubHubHub 10操縱USBUSBI/O在運(yùn)行設(shè)備和客戶軟件的設(shè)計(jì)者就可以只關(guān)圖 4-7 說明了在圖 4-64-74.3USBUSBUSB間不同的交互USBUSBUSB通信每個通信都在設(shè)備上的某個端點(diǎn)結(jié)束不同設(shè)備的不同端點(diǎn)用于區(qū)分不同的通信流4-8