USB模塊解讀課件

USB通信

UniversalSerialBUS通用串行總線

USB通信

UniversalSerialBUS通用串行本節(jié)內(nèi)容USB技術(shù)簡介技術(shù)背景系統(tǒng)架構(gòu)、協(xié)議設(shè)備的枚舉、識別傳輸類型MSP430USB模塊和函數(shù)庫模塊的特性各類描述符解析模塊的中斷源及相關(guān)的中斷處理函數(shù)模塊的其他相關(guān)函數(shù)庫本節(jié)內(nèi)容USB技術(shù)簡介技術(shù)背景USB，是一種外部串行總線標(biāo)準(zhǔn)。最初是由Intel與Microsoft等公司于1994年倡導(dǎo)發(fā)起的，其目的是使用USB來取代PC機(jī)現(xiàn)有的各種外圍接口，使外設(shè)連接單一化，其最大特點(diǎn)是支持即插即拔和熱插拔。USB協(xié)議版本演進(jìn)1.0 January15,1996 低速1.1 September23,1998 全速2.0 April27,2000 高速3.0 November 超高速技術(shù)背景技術(shù)背景USB，是一種外部串行總線標(biāo)準(zhǔn)。最初是由Intel與Microsoft等公司于1994年倡導(dǎo)發(fā)起的，其目的是使用USB來取代PC機(jī)現(xiàn)有的各種外圍接口，使外設(shè)連接單一化，其最大特點(diǎn)是支持即插即拔和熱插拔。技術(shù)背景USB，是一種外部串行總線標(biāo)準(zhǔn)。最初USB分層星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最多支持：7層拓?fù)?27個USB設(shè)備5個USBhub級聯(lián)USB分層星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最多支持：

USB產(chǎn)生之前，外設(shè)與PC通信主要是通過PC機(jī)主板所提供的各種接口實(shí)現(xiàn)。老式接口大多是在20世紀(jì)80年代設(shè)計(jì)的，存在規(guī)格不一、不可擴(kuò)展等缺陷，USB和其他接口常用計(jì)算機(jī)接口比較：技術(shù)背景USB產(chǎn)生之前，外設(shè)與PC通信主要是通過PC機(jī)技術(shù)背景USB應(yīng)用范圍和特性技術(shù)背景USB應(yīng)用范圍和特性技術(shù)背景USB特點(diǎn)：簡單易用

使用統(tǒng)一制式的電纜和連接插座，支持熱插拔。應(yīng)用廣泛

支持從幾kbps到幾百M(fèi)bps的數(shù)據(jù)帶寬，支持同步和異步 的傳輸，支持連接多達(dá)127個設(shè)備，并支持復(fù)合設(shè)備。同步帶寬

提供保證的帶寬和低延遲。使用靈活

支持不同大小的數(shù)據(jù)包和各種傳輸速率。魯棒性佳

多種的錯誤校驗(yàn)和恢復(fù)機(jī)制。協(xié)同PC產(chǎn)業(yè)

協(xié)議易于實(shí)現(xiàn)和整合，并支持熱插拔機(jī)制低成本實(shí)現(xiàn)

低成本的電纜和連接插座，商品化的實(shí)現(xiàn)技術(shù)易于升級

整體結(jié)構(gòu)易于升級，能適應(yīng)各類新生的應(yīng)用。技術(shù)背景USB特點(diǎn)：USB常用術(shù)語USB主機(jī)：在任何一個USB系統(tǒng)中，只有一個主機(jī)。主機(jī)系統(tǒng)的USB控制模塊叫“主機(jī)控制器”，主機(jī)控制器可由硬件、固件和軟件綜合實(shí)現(xiàn)。USB設(shè)備：主機(jī)的“下行”設(shè)備，為系統(tǒng)提供具體的功能。USB主機(jī)最多可以支持127個USB設(shè)備。USBOTG：OnTheGo，正在進(jìn)行中的意思。USBOTG既是USB主機(jī)也是USB設(shè)備。但是在任意時(shí)刻，只能有一個主機(jī)。集線器（Hub）：擴(kuò)展USB主機(jī)所能連接設(shè)備的數(shù)量，主要用于擴(kuò)展。串行接口引擎（SIE）：USB主控制器的“核心”，將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)化為字節(jié)，供控制器使用。USB常用術(shù)語USB主機(jī)：在任何一個USB系統(tǒng)中，只有一個主USB設(shè)備開發(fā)流程①確認(rèn)USB設(shè)備的開發(fā)類型，是USB主機(jī)、USB設(shè)備還是OTG②如果是USB設(shè)備，必須明確該設(shè)備的類型：HID、UDIO、CDC、HUB、IMAGE等③查找相關(guān)設(shè)備手冊，確定其描述符④完成描述符后，編寫USB枚舉程序，觀察是否枚舉成功，開發(fā)已經(jīng)完成大部分⑤編寫應(yīng)用程序，在枚舉成功后，主要是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，編寫應(yīng)用程序確定所開發(fā)的USB系統(tǒng)類型USB主機(jī)USB設(shè)備USB

OTG設(shè)備類型HID、UDIO、CDC等查找手冊，編寫描述符枚舉是否成功應(yīng)用程序編寫USB設(shè)備開發(fā)流程①確認(rèn)USB設(shè)備的開發(fā)類型，是USB主機(jī)、USB系統(tǒng)架構(gòu)功能層USB設(shè)備層USB總線接口層USB系統(tǒng)架構(gòu)功能層USB設(shè)備層USB總線接口層USB系統(tǒng)架構(gòu)USB系統(tǒng)架構(gòu)USB系統(tǒng)架構(gòu)USB系統(tǒng)架構(gòu)USB系統(tǒng)架構(gòu)（4/）USB系統(tǒng)架構(gòu)（4/）USB系統(tǒng)架構(gòu)（5/）USB系統(tǒng)架構(gòu)（5/）USB設(shè)備枚舉對于USB設(shè)備開發(fā)來說，最重要的枚舉，即讓主機(jī)知道設(shè)備的相關(guān)信息。若枚舉不成功，則設(shè)備無法識別、更不能使用。USB設(shè)備的屬性通過一組描述符來反映他們，這些描述符是具有一定格式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主機(jī)軟件可通過GET_DESCRIPTOR請求獲取這些描述符。每一個描述符的第一個字節(jié)表明本描述符的長度，最后一個字節(jié)的描述符類型的信息。如果描述符中的長度域值小于描述符定義長度，此描述符被認(rèn)為是非法的，不能被主機(jī)接收；如果返回描述符中的長度域值大于描述符的定義長度，則過長部分被忽略。USB設(shè)備枚舉對于USB設(shè)備開發(fā)來說，最重要的枚舉，即讓主機(jī)USB原理簡介USB接口技術(shù)規(guī)范中，通信雙方分為：主機(jī)和設(shè)備端。主機(jī)一般由PC機(jī)承擔(dān)，嵌入式設(shè)備作為設(shè)備端。按照USB協(xié)議的定義，USB設(shè)備包括兩個基本類型： 集線器（HUB）：提供更多訪問USB總線的接入點(diǎn)； 功能設(shè)備：具有特定功能的設(shè)備，如鼠標(biāo)、鍵盤等。USB原理簡介USB接口技術(shù)規(guī)范中，通信雙方分為：主機(jī)和設(shè)備USB接口USB定義了兩種類型的連接器，下圖從左到右依次是：microUSB插口、miniUSB插口、B系列插口、A系列插座、A系列插口。USB接口USB定義了兩種類型的連接器，下圖從左到右依次是：USB網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銾SB總線物理拓?fù)鋱DUSB總線邏輯拓?fù)鋱DUSB網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銾SB總線物理拓?fù)鋱DUSB總線邏輯拓?fù)鋱DUSB總線邏輯拓?fù)銾SB總線邏輯拓?fù)銾SB傳輸類別

音頻類（Audio） 通信類－虛擬串口類(CDC) 人機(jī)接口類(HID) 大容量存儲設(shè)備類(MassStorage) 智能卡接口設(shè)備類(CCID) 圖像類(Image) 物理接口設(shè)備類(PhysicalInterface)USB傳輸類別USB傳輸類別

IrDA橋接設(shè)備類(IrDABridge) 監(jiān)視設(shè)備類(Monitor) 人機(jī)接口類(HID) 個人保健設(shè)備類(PersonalHealthCare) 電源設(shè)備類(PowerDevice) 圖像類(Image)具體請參考/developers/devclass_docs#approvedUSB傳輸類別USB連接器(1)–StandardUSB根據(jù)應(yīng)用場景不同，有多種接口類型，以下展示最常見通用的三種：USB連接器(1)–StandardUSBUSB連接器(2)--Mini、MicroUSB連接器(2)--Mini、Micro傳輸類型USB協(xié)議定義了四種傳輸類型：控制傳輸(ControlTransfers):突發(fā)，非周期性,由主機(jī)發(fā)起，用于命令和狀態(tài)的傳輸。同步傳輸(IsochronousTransfers):周期性，持續(xù)性的傳輸，用于傳輸與時(shí)效相關(guān)的信息，并且在數(shù)據(jù)中保存時(shí)間戳的信息。中斷傳輸(InterruptTransfers):周期性，低頻率，允許有限延遲的通信。大容量數(shù)據(jù)傳輸(BulkTransfers):非周期性，大容量突發(fā)數(shù)據(jù)的通信，數(shù)據(jù)可以占用任意帶寬，并容忍延遲。傳輸類型USB協(xié)議定義了四種傳輸類型：USB信號（1/）電纜:差分信號:

1:D+>VOH(2.8V)，D-<VOL(0.3V)0:D->VOH(2.8V)，D+<VOL(0.3V)J狀態(tài):

LowSpeed:Differential0FullSpeed:Differential1K狀態(tài):LowSpeed:Differential1FullSpeed:Differential0USB信號（1/）電纜:USB信號（2/）SE0(Single-ended0):

D+&D-<VOLSE1(Single-ended1):

D+&D->VSE1(0.8V)復(fù)位(Reset):

D+&D-<VOLfor>=10ms恢復(fù)(Resume):

K狀態(tài)SOP(StartofPacket)：數(shù)據(jù)線從IDLE狀態(tài)切換到K狀態(tài)EOP(EndofPacket):

持續(xù)2位時(shí)間的SE0信號，后跟隨1位時(shí)間的J狀態(tài)。SYNC:

3個重復(fù)的KJ狀態(tài)切換，后跟隨2位時(shí)間的K狀態(tài)，共持續(xù)8位時(shí)間。(低速/全速設(shè)備)USB信號（2/）SE0(Single-ended0):USB信號（3/）數(shù)據(jù)的編碼/解碼:反向不歸零碼(NRZI)Bit填充:在數(shù)據(jù)進(jìn)行NRZI編碼前，每6個連續(xù)的1信號之后都會插入1個0信號，以免丟失同步。USB信號（3/）數(shù)據(jù)的編碼/解碼:反向不歸零碼(NRZUSB數(shù)據(jù)格式USB數(shù)據(jù)格式Packet格式（1/）Packet格式（1/）Packet格式（2/）Packet格式（2/）Packet格式（3/）Packet格式（3/）Packet格式(3)--DataPIDToggle(1)DataToggle用于數(shù)據(jù)的同步和重發(fā)正確的數(shù)據(jù)傳輸流程Packet格式(3)--DataPIDToggle(Packet格式(3)--DataPIDToggle(2)DataToggle用于數(shù)據(jù)的同步和重發(fā)當(dāng)數(shù)據(jù)被破壞或者沒有正確接收Packet格式(3)--DataPIDToggle(Packet格式(3)--DataPIDToggle(3)DataToggle用于數(shù)據(jù)的同步和重發(fā)當(dāng)ACK的傳輸被破壞Packet格式(3)--DataPIDToggle(Packet格式(4)低速設(shè)備: 支持最多3個端點(diǎn)全速和高速設(shè)備： 支持最多16個IN和OUT端點(diǎn)Packet格式(4)Packet格式（5）11位主機(jī)每發(fā)出一個幀，幀號都會自加1當(dāng)幀號達(dá)到7FFH時(shí)，將歸零重新開始計(jì)數(shù)僅在每個SOF幀的幀首傳輸幀號Packet格式（5）Packet格式（6）根據(jù)傳輸類型的不同，數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)長度從0到1024字節(jié)不等。Packet格式（6）Packet格式（7）TokenCRC計(jì)算IN，OUT，和SETUPToken地址域的CRC計(jì)算SOFToken的幀號域的CRCG(X)=X5+X2+1DataCRC計(jì)算所有數(shù)據(jù)域數(shù)據(jù)的CRCG(X)=X16+X15+X2+1Packet格式（7）Packet類型Packet分四大類：命令(Token)Packet幀首(StartofFrame)Packet數(shù)據(jù)(Data)Packet握手(Handshake)PacketPacket類型Packet分四大類：Packet類型(1):TokenPacketPacket類型(1):TokenPacketPacket類型(2):StartofFramePacketPacket類型(2):StartofFramePaPacket類型(3):DataPacketPacket類型(3):DataPacketPacket類型(4):HandshakePacketPacket類型(4):HandshakePacket傳輸類型USB協(xié)議定義了四種傳輸類型：控制傳輸(ControlTransfers):突發(fā)，非周期性,由主機(jī)發(fā)起，用于命令和狀態(tài)的傳輸。同步傳輸(IsochronousTransfers):周期性，持續(xù)性的傳輸，用于傳輸與時(shí)效相關(guān)的信息，并且在數(shù)據(jù)中保存時(shí)間戳的信息。中斷傳輸(InterruptTransfers):周期性，低頻率，允許有限延遲的通信。大容量數(shù)據(jù)傳輸(BulkTransfers):非周期性，大容量突發(fā)數(shù)據(jù)的通信，數(shù)據(jù)可以占用任意帶寬，并容忍延遲。傳輸類型USB協(xié)議定義了四種傳輸類型：USB設(shè)備的狀態(tài)(1)USB設(shè)備的狀態(tài)(1)USB設(shè)備的狀態(tài)(2)USB設(shè)備的狀態(tài)(2)USB設(shè)備的插入檢測USB設(shè)備的插入檢測USB設(shè)備枚舉當(dāng)一個USB設(shè)備插入主機(jī)后，會有以下活動:USB設(shè)備枚舉當(dāng)一個USB設(shè)備插入主機(jī)后，會有以下活動:USB分類從傳輸速度上區(qū)分：低速（1.5Mbps）、全速（12Mbps）和高速（480Mbps）。不同的設(shè)備要求的傳輸類型不同從傳輸類型上區(qū)分：同步傳輸、批量傳輸、中斷傳輸和控制傳輸。功能設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)量和通信特點(diǎn)又進(jìn)行了多達(dá)18種的詳細(xì)分類，包括人機(jī)接口類（HID，如鍵盤、鼠標(biāo)），圖像類（如打印機(jī)、掃描儀），大容量存儲設(shè)備類（MessStorage，如優(yōu)盤）等。注意：以上三種分類是典型分類方式，具體實(shí)物可以同時(shí)屬于三類中的一種，比如鼠標(biāo)既是低速設(shè)備，采用中斷傳輸方式，又屬于人機(jī)接口類。USB分類從傳輸速度上區(qū)分：低速（1.5Mbps）、全速（1MSP430USB模塊和函數(shù)庫在編程環(huán)境中，API被設(shè)計(jì)成自動適應(yīng)選定設(shè)備。代碼保持不變，但需選擇正確的設(shè)備。三類USB設(shè)備（CDC/HID/MSC）共用一個USB分層，協(xié)議?？臻g分為API空間和應(yīng)用程序空間。發(fā)送和接收事務(wù)處理CDCAPIHIDAPIMSCAPIUSBAPI應(yīng)用程序空間API空間MSP430頭文件MSP430USB模塊和函數(shù)庫在編程環(huán)境中，API被設(shè)計(jì)成USB模塊解讀課件52PLL鎖相環(huán)模塊PLL鎖相環(huán)模塊為USB操作提供高精度低抖動的48MHz的時(shí)鐘。PLL鎖相環(huán)模塊PLL鎖相環(huán)模塊為USB操作提供高精度低抖動USBAPI利用TI官方提供的USBAPI，實(shí)驗(yàn)者只需要大概知道USB運(yùn)行原理，會調(diào)用API即可，無需透徹理解USB協(xié)議，也可以容易地完成USB驅(qū)動開發(fā)。所有的通信協(xié)議都是由API自動處理。應(yīng)用程序開發(fā)之前，用戶必須通過MSP430USB描述符工具配置堆棧和USB描述符。用戶沒有必要修改API源代碼TI官方提供的庫函數(shù)，如右圖所示。USBAPI利用TI官方提供的USBAPI，實(shí)驗(yàn)者只需要USB文件（1）USB文件（1）USB文件（2）USB文件（2）一些重要的USBAPI（1）確定USB連接狀態(tài)，返回USB的連接狀態(tài)值 BYTEUSB_connectionState();#defineST_USB_DISCONNECTED 0x80#defineST_USB_CONNECTED_NO_ENUM 0x81#defineST_ENUM_IN_PROGRESS 0x82#defineST_ENUM_ACTIVE 0x83#defineST_ENUM_SUSPENDED 0x84#defineST_ERROR 0x86#defineST_NOENUM_SUSPENDED 0x87一些重要的USBAPI（1）確定USB連接狀態(tài)，返回US一些重要的USBAPI（2）USB時(shí)鐘初始化voidClockUSB(void);USB端口初始化BYTEUSB_init(void);使能用戶應(yīng)用程序USB_setEnableEvents(WORDevents);啟動PLL，使能USB模塊BYTEUSB_enable(void);啟動PLL，禁止USB模塊BYTEUSB_disable(void);

一些重要的USBAPI（2）USB時(shí)鐘初始化一些重要的USBAPI（3）重置USB BYTEUSB_reset(void);通過拉高PUR位，使USB設(shè)備與主機(jī)連接BYTEUSB_connect(void);通過拉低PUR位，使USB設(shè)備與主機(jī)斷開連接

BYTEUSB_disconnect(void);使能特定的事務(wù)處理函數(shù) BYTEUSB_setEnableEvents(WORDevents)返回事務(wù)啟用和禁用狀態(tài)WORDUSB_getEnabledEvents(void);手動進(jìn)行USB的連接或斷開BYTEUSB_handleVbusOnEvent(void);BYTEUSB_handleVbusOffEvent(void);一些重要的USBAPI（3）重置USB一些重要的USBAPI（3）重置USB BYTEUSB_reset(void);通過拉高PUR位，使USB設(shè)備與主機(jī)連接BYTEUSB_connect(void);通過拉低PUR位，使USB設(shè)備與主機(jī)斷開連接

BYTEUSB_disconnect(void);使能特定的事務(wù)處理函數(shù) BYTEUSB_setEnableEvents(WORDevents)返回事務(wù)啟用和禁用狀態(tài)WORDUSB_getEnabledEvents(void);手動進(jìn)行USB的連接或斷開BYTEUSB_handleVbusOnEvent(void);BYTEUSB_handleVbusOffEvent(void);一些重要的USBAPI（3）重置USBUSB模塊外接電路圖(1/2)與MSP430F6638芯片的引腳：6638_VBUS（VBUS），PU.1/DM（PU.1/DM），PU.0/DP（PU.0/DP），PUR（PUR），6638_LDO（VUSB）USB模塊外接電路圖(1/2)與MSP430F6638芯片的USB模塊外接電路圖(2/2)在第①部分，利用PUR完成D+信號的上拉，使主機(jī)能夠識別當(dāng)前設(shè)備為全速USB設(shè)備；在第②部分，利用TRD2E001DRLR芯片提供電流過載保護(hù)。①②USB模塊外接電路圖(2/2)在第①部分，利用PUR完成D+USB模塊電源系統(tǒng)USB模塊的電源系統(tǒng)內(nèi)含雙穩(wěn)壓器（3.3V和1.8V），當(dāng)5V的VBUS可用時(shí)，允許整個MSP430從VBUS供電。作為可選，USB模塊電源系統(tǒng)可以只為USB模塊供電，可以為整個系統(tǒng)供電，也可以在一個自供電設(shè)備中完全不被使用。USB為整個系統(tǒng)供電時(shí)的結(jié)構(gòu)框圖。USB模塊電源系統(tǒng)USB模塊的電源系統(tǒng)內(nèi)含雙穩(wěn)壓器（3.3VUSB通信

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UniversalSerialBUS通用串行本節(jié)內(nèi)容USB技術(shù)簡介技術(shù)背景系統(tǒng)架構(gòu)、協(xié)議設(shè)備的枚舉、識別傳輸類型MSP430USB模塊和函數(shù)庫模塊的特性各類描述符解析模塊的中斷源及相關(guān)的中斷處理函數(shù)模塊的其他相關(guān)函數(shù)庫本節(jié)內(nèi)容USB技術(shù)簡介技術(shù)背景USB，是一種外部串行總線標(biāo)準(zhǔn)。最初是由Intel與Microsoft等公司于1994年倡導(dǎo)發(fā)起的，其目的是使用USB來取代PC機(jī)現(xiàn)有的各種外圍接口，使外設(shè)連接單一化，其最大特點(diǎn)是支持即插即拔和熱插拔。USB協(xié)議版本演進(jìn)1.0 January15,1996 低速1.1 September23,1998 全速2.0 April27,2000 高速3.0 November 超高速技術(shù)背景技術(shù)背景USB，是一種外部串行總線標(biāo)準(zhǔn)。最初是由Intel與Microsoft等公司于1994年倡導(dǎo)發(fā)起的，其目的是使用USB來取代PC機(jī)現(xiàn)有的各種外圍接口，使外設(shè)連接單一化，其最大特點(diǎn)是支持即插即拔和熱插拔。技術(shù)背景USB，是一種外部串行總線標(biāo)準(zhǔn)。最初USB分層星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最多支持：7層拓?fù)?27個USB設(shè)備5個USBhub級聯(lián)USB分層星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最多支持：

USB產(chǎn)生之前，外設(shè)與PC通信主要是通過PC機(jī)主板所提供的各種接口實(shí)現(xiàn)。老式接口大多是在20世紀(jì)80年代設(shè)計(jì)的，存在規(guī)格不一、不可擴(kuò)展等缺陷，USB和其他接口常用計(jì)算機(jī)接口比較：技術(shù)背景USB產(chǎn)生之前，外設(shè)與PC通信主要是通過PC機(jī)技術(shù)背景USB應(yīng)用范圍和特性技術(shù)背景USB應(yīng)用范圍和特性技術(shù)背景USB特點(diǎn)：簡單易用

使用統(tǒng)一制式的電纜和連接插座，支持熱插拔。應(yīng)用廣泛

支持從幾kbps到幾百M(fèi)bps的數(shù)據(jù)帶寬，支持同步和異步 的傳輸，支持連接多達(dá)127個設(shè)備，并支持復(fù)合設(shè)備。同步帶寬

提供保證的帶寬和低延遲。使用靈活

支持不同大小的數(shù)據(jù)包和各種傳輸速率。魯棒性佳

多種的錯誤校驗(yàn)和恢復(fù)機(jī)制。協(xié)同PC產(chǎn)業(yè)

協(xié)議易于實(shí)現(xiàn)和整合，并支持熱插拔機(jī)制低成本實(shí)現(xiàn)

低成本的電纜和連接插座，商品化的實(shí)現(xiàn)技術(shù)易于升級

整體結(jié)構(gòu)易于升級，能適應(yīng)各類新生的應(yīng)用。技術(shù)背景USB特點(diǎn)：USB常用術(shù)語USB主機(jī)：在任何一個USB系統(tǒng)中，只有一個主機(jī)。主機(jī)系統(tǒng)的USB控制模塊叫“主機(jī)控制器”，主機(jī)控制器可由硬件、固件和軟件綜合實(shí)現(xiàn)。USB設(shè)備：主機(jī)的“下行”設(shè)備，為系統(tǒng)提供具體的功能。USB主機(jī)最多可以支持127個USB設(shè)備。USBOTG：OnTheGo，正在進(jìn)行中的意思。USBOTG既是USB主機(jī)也是USB設(shè)備。但是在任意時(shí)刻，只能有一個主機(jī)。集線器（Hub）：擴(kuò)展USB主機(jī)所能連接設(shè)備的數(shù)量，主要用于擴(kuò)展。串行接口引擎（SIE）：USB主控制器的“核心”，將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)化為字節(jié)，供控制器使用。USB常用術(shù)語USB主機(jī)：在任何一個USB系統(tǒng)中，只有一個主USB設(shè)備開發(fā)流程①確認(rèn)USB設(shè)備的開發(fā)類型，是USB主機(jī)、USB設(shè)備還是OTG②如果是USB設(shè)備，必須明確該設(shè)備的類型：HID、UDIO、CDC、HUB、IMAGE等③查找相關(guān)設(shè)備手冊，確定其描述符④完成描述符后，編寫USB枚舉程序，觀察是否枚舉成功，開發(fā)已經(jīng)完成大部分⑤編寫應(yīng)用程序，在枚舉成功后，主要是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，編寫應(yīng)用程序確定所開發(fā)的USB系統(tǒng)類型USB主機(jī)USB設(shè)備USB

OTG設(shè)備類型HID、UDIO、CDC等查找手冊，編寫描述符枚舉是否成功應(yīng)用程序編寫USB設(shè)備開發(fā)流程①確認(rèn)USB設(shè)備的開發(fā)類型，是USB主機(jī)、USB系統(tǒng)架構(gòu)功能層USB設(shè)備層USB總線接口層USB系統(tǒng)架構(gòu)功能層USB設(shè)備層USB總線接口層USB系統(tǒng)架構(gòu)USB系統(tǒng)架構(gòu)USB系統(tǒng)架構(gòu)USB系統(tǒng)架構(gòu)USB系統(tǒng)架構(gòu)（4/）USB系統(tǒng)架構(gòu)（4/）USB系統(tǒng)架構(gòu)（5/）USB系統(tǒng)架構(gòu)（5/）USB設(shè)備枚舉對于USB設(shè)備開發(fā)來說，最重要的枚舉，即讓主機(jī)知道設(shè)備的相關(guān)信息。若枚舉不成功，則設(shè)備無法識別、更不能使用。USB設(shè)備的屬性通過一組描述符來反映他們，這些描述符是具有一定格式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主機(jī)軟件可通過GET_DESCRIPTOR請求獲取這些描述符。每一個描述符的第一個字節(jié)表明本描述符的長度，最后一個字節(jié)的描述符類型的信息。如果描述符中的長度域值小于描述符定義長度，此描述符被認(rèn)為是非法的，不能被主機(jī)接收；如果返回描述符中的長度域值大于描述符的定義長度，則過長部分被忽略。USB設(shè)備枚舉對于USB設(shè)備開發(fā)來說，最重要的枚舉，即讓主機(jī)USB原理簡介USB接口技術(shù)規(guī)范中，通信雙方分為：主機(jī)和設(shè)備端。主機(jī)一般由PC機(jī)承擔(dān)，嵌入式設(shè)備作為設(shè)備端。按照USB協(xié)議的定義，USB設(shè)備包括兩個基本類型： 集線器（HUB）：提供更多訪問USB總線的接入點(diǎn)； 功能設(shè)備：具有特定功能的設(shè)備，如鼠標(biāo)、鍵盤等。USB原理簡介USB接口技術(shù)規(guī)范中，通信雙方分為：主機(jī)和設(shè)備USB接口USB定義了兩種類型的連接器，下圖從左到右依次是：microUSB插口、miniUSB插口、B系列插口、A系列插座、A系列插口。USB接口USB定義了兩種類型的連接器，下圖從左到右依次是：USB網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銾SB總線物理拓?fù)鋱DUSB總線邏輯拓?fù)鋱DUSB網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銾SB總線物理拓?fù)鋱DUSB總線邏輯拓?fù)鋱DUSB總線邏輯拓?fù)銾SB總線邏輯拓?fù)銾SB傳輸類別

音頻類（Audio） 通信類－虛擬串口類(CDC) 人機(jī)接口類(HID) 大容量存儲設(shè)備類(MassStorage) 智能卡接口設(shè)備類(CCID) 圖像類(Image) 物理接口設(shè)備類(PhysicalInterface)USB傳輸類別USB傳輸類別

IrDA橋接設(shè)備類(IrDABridge) 監(jiān)視設(shè)備類(Monitor) 人機(jī)接口類(HID) 個人保健設(shè)備類(PersonalHealthCare) 電源設(shè)備類(PowerDevice) 圖像類(Image)具體請參考/developers/devclass_docs#approvedUSB傳輸類別USB連接器(1)–StandardUSB根據(jù)應(yīng)用場景不同，有多種接口類型，以下展示最常見通用的三種：USB連接器(1)–StandardUSBUSB連接器(2)--Mini、MicroUSB連接器(2)--Mini、Micro傳輸類型USB協(xié)議定義了四種傳輸類型：控制傳輸(ControlTransfers):突發(fā)，非周期性,由主機(jī)發(fā)起，用于命令和狀態(tài)的傳輸。同步傳輸(IsochronousTransfers):周期性，持續(xù)性的傳輸，用于傳輸與時(shí)效相關(guān)的信息，并且在數(shù)據(jù)中保存時(shí)間戳的信息。中斷傳輸(InterruptTransfers):周期性，低頻率，允許有限延遲的通信。大容量數(shù)據(jù)傳輸(BulkTransfers):非周期性，大容量突發(fā)數(shù)據(jù)的通信，數(shù)據(jù)可以占用任意帶寬，并容忍延遲。傳輸類型USB協(xié)議定義了四種傳輸類型：USB信號（1/）電纜:差分信號:

1:D+>VOH(2.8V)，D-<VOL(0.3V)0:D->VOH(2.8V)，D+<VOL(0.3V)J狀態(tài):

LowSpeed:Differential0FullSpeed:Differential1K狀態(tài):LowSpeed:Differential1FullSpeed:Differential0USB信號（1/）電纜:USB信號（2/）SE0(Single-ended0):

D+&D-<VOLSE1(Single-ended1):

D+&D->VSE1(0.8V)復(fù)位(Reset):

D+&D-<VOLfor>=10ms恢復(fù)(Resume):

K狀態(tài)SOP(StartofPacket)：數(shù)據(jù)線從IDLE狀態(tài)切換到K狀態(tài)EOP(EndofPacket):

持續(xù)2位時(shí)間的SE0信號，后跟隨1位時(shí)間的J狀態(tài)。SYNC:

3個重復(fù)的KJ狀態(tài)切換，后跟隨2位時(shí)間的K狀態(tài)，共持續(xù)8位時(shí)間。(低速/全速設(shè)備)USB信號（2/）SE0(Single-ended0):USB信號（3/）數(shù)據(jù)的編碼/解碼:反向不歸零碼(NRZI)Bit填充:在數(shù)據(jù)進(jìn)行NRZI編碼前，每6個連續(xù)的1信號之后都會插入1個0信號，以免丟失同步。USB信號（3/）數(shù)據(jù)的編碼/解碼:反向不歸零碼(NRZUSB數(shù)據(jù)格式USB數(shù)據(jù)格式Packet格式（1/）Packet格式（1/）Packet格式（2/）Packet格式（2/）Packet格式（3/）Packet格式（3/）Packet格式(3)--DataPIDToggle(1)DataToggle用于數(shù)據(jù)的同步和重發(fā)正確的數(shù)據(jù)傳輸流程Packet格式(3)--DataPIDToggle(Packet格式(3)--DataPIDToggle(2)DataToggle用于數(shù)據(jù)的同步和重發(fā)當(dāng)數(shù)據(jù)被破壞或者沒有正確接收Packet格式(3)--DataPIDToggle(Packet格式(3)--DataPIDToggle(3)DataToggle用于數(shù)據(jù)的同步和重發(fā)當(dāng)ACK的傳輸被破壞Packet格式(3)--DataPIDToggle(Packet格式(4)低速設(shè)備: 支持最多3個端點(diǎn)全速和高速設(shè)備： 支持最多16個IN和OUT端點(diǎn)Packet格式(4)Packet格式（5）11位主機(jī)每發(fā)出一個幀，幀號都會自加1當(dāng)幀號達(dá)到7FFH時(shí)，將歸零重新開始計(jì)數(shù)僅在每個SOF幀的幀首傳輸幀號Packet格式（5）Packet格式（6）根據(jù)傳輸類型的不同，數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)長度從0到1024字節(jié)不等。Packet格式（6）Packet格式（7）TokenCRC計(jì)算IN，OUT，和SETUPToken地址域的CRC計(jì)算SOFToken的幀號域的CRCG(X)=X5+X2+1DataCRC計(jì)算所有數(shù)據(jù)域數(shù)據(jù)的CRCG(X)=X16+X15+X2+1Packet格式（7）Packet類型Packet分四大類：命令(Token)Packet幀首(StartofFrame)Packet數(shù)據(jù)(Data)Packet握手(Handshake)PacketPacket類型Packet分四大類：Packet類型(1):TokenPacketPacket類型(1):TokenPacketPacket類型(2):StartofFramePacketPacket類型(2):StartofFramePaPacket類型(3):DataPacketPacket類型(3):DataPacketPacket類型(4):HandshakePacketPacket類型(4):HandshakePacket傳輸類型USB協(xié)議定義了四種傳輸類型：控制傳輸(ControlTransfers):突發(fā)，非周期性,由主機(jī)發(fā)起，用于命令和狀態(tài)的傳輸。同步傳輸(IsochronousTransfers):周期性，持續(xù)性的傳輸，用于傳輸與時(shí)效相關(guān)的信息，并且在數(shù)據(jù)中保存時(shí)間戳的信息。中斷傳輸(InterruptTransfers):周期性，低頻率，允許有限延遲的通信。大容量數(shù)據(jù)傳輸(BulkTransfers):非周期性，大容量突發(fā)數(shù)據(jù)的通信，數(shù)據(jù)可以占用任意帶寬，并容忍延遲。傳輸類型USB協(xié)議定義了四種傳輸類型：USB設(shè)備的狀態(tài)(1)USB設(shè)備的狀態(tài)(1)USB設(shè)備的狀態(tài)(2)USB設(shè)備的狀態(tài)(2)USB設(shè)備的插入檢測USB設(shè)備的插入檢測USB設(shè)備枚舉當(dāng)一個USB設(shè)備插入主機(jī)后，會有以下活動:USB設(shè)備枚舉當(dāng)一個USB設(shè)備插入主機(jī)后，會有以下活動:USB分類從傳輸速度上區(qū)分：低速（1.5Mbps）、全速（12Mbps）和高速（480Mbps）。不同的設(shè)備要求的傳輸類型不同從傳輸類型上區(qū)分：同步傳輸、批量傳輸、中斷傳輸和控制傳輸。功能設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)量和通信特點(diǎn)又進(jìn)行了多達(dá)18種的詳細(xì)分類，包括人機(jī)接口類（HID，如鍵盤、鼠標(biāo)），圖像類（如打印機(jī)、掃描儀），大容量存儲設(shè)備類（MessStorage，如優(yōu)盤）等。注意：以上三種分類是典型分類方式，具體實(shí)物可以同時(shí)屬于三類中的一種，比如鼠標(biāo)既是低速設(shè)備，采用中斷傳輸方式，又屬于人機(jī)接口類。USB分類從傳輸速度上區(qū)分：低速（1.5Mbps）、全速（1MSP430USB模塊和函數(shù)庫在編程環(huán)境中，API被設(shè)計(jì)成自動適應(yīng)選定設(shè)備。代碼保持不變，但需選擇正確的設(shè)備。三類USB設(shè)備（CDC/HID/MSC）共用一個USB分層，協(xié)議?？臻g分為API空間和應(yīng)用程序空間。發(fā)送和接收事務(wù)處理CDCAPIHIDAPIMSCAPIUSBAPI應(yīng)用程序空間API空間MSP430頭文件MSP430USB模塊和函數(shù)庫在編程環(huán)境中，API被設(shè)計(jì)成USB模塊解讀課件115PLL鎖相環(huán)模塊PLL鎖相環(huán)模塊為USB操作提供高精度低抖動的48MHz的時(shí)鐘。PLL鎖相環(huán)模塊PLL鎖相環(huán)模塊為USB操作提供高精度低抖動USBAPI利用TI官方提供的USBAPI，實(shí)驗(yàn)者只需要大概知道USB運(yùn)行原理，會調(diào)用API即可，無需透徹理解USB協(xié)議，也可以容易地完成USB驅(qū)動開發(fā)。所有的通信協(xié)議都是由API自動處理。應(yīng)用程序開發(fā)之前，用戶必須通過MSP430USB描述符工具配置堆棧和USB描述符。用戶沒有必要修改API源代碼TI官方提供的庫函數(shù)，如右圖所示。USBAPI利用TI官方提供的USBAPI，實(shí)驗(yàn)者只需要USB文件（1）USB文件（1）USB文件（2）USB文件（2）一些重要的USBAPI（1）確定USB連接狀態(tài)，返回USB的連接狀態(tài)值 BYTEUSB_connectionState();#defineST_USB