微機(jī)原理課件-5版第12章12.4-usb總線

第12章

總線技術(shù)M/

《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》第5版§12.4USB總線*USB（UniversalSerialBus）通用串行總線，是一種外部總線，用于電腦與外設(shè)的連接和通訊。USB標(biāo)準(zhǔn)1994年底由IBM、Compaq、Intel、Microsoft、NEC等聯(lián)合提出，很快被大量應(yīng)用于鼠標(biāo)、鍵盤、U盤、移動(dòng)硬盤等多種外設(shè)，并隨之成功替代大部分串口和并口，成為個(gè)人機(jī)和許多智能外設(shè)的必配接口。§12.4USB總線12.4.1USB的特點(diǎn)12.4.2USB規(guī)范12.4.3USB接口規(guī)范12.4.4USB的數(shù)據(jù)編碼12.4.5USB的傳輸方式

12.4.6USB包12.4.7USB設(shè)備的枚舉12.4.1USB的特點(diǎn)1.傳輸速度快

USB1.0提供兩種傳輸速度:USB低速1.5Mbps支持鍵盤、鼠標(biāo)、U盤、Modem、硬盤、光驅(qū)、網(wǎng)卡、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等低速設(shè)備。USB全速12Mbps比RS-232C串口的速度20Kbps快1000多倍，用于更大范圍的多媒體設(shè)備。USB2.0速度高達(dá)480Mbps，即60MB/sUSB3.0速度可達(dá)5Gbps2.連接簡單快捷

支持熱插拔與即插即用，可在通電狀態(tài)下任意插拔，而且主機(jī)能自動(dòng)識(shí)別USB設(shè)備。3.通用連接器

4針USB連接器可連接多種外設(shè)，用來替代硬盤的IDE接口、串行的鼠標(biāo)接口和并行的打印機(jī)接口等。12.4.1USB的特點(diǎn)4.無須外接電源

插頭插入時(shí)電源先接上，能從總線向設(shè)備提供500mA/+5V電源，USB3.0則提高到900mA，用于鍵盤、鼠標(biāo)、U盤等低功耗設(shè)備的電源。打印機(jī)等高功耗USB設(shè)備仍需自帶電源。目前大部分手機(jī)已采用USB接口充電。5.擴(kuò)充外設(shè)能力強(qiáng)

USB采用星形層式結(jié)構(gòu)和Hub技術(shù)，理論上允許一個(gè)主控機(jī)連接127個(gè)外設(shè)，兩個(gè)外設(shè)間的距離可達(dá)5米。現(xiàn)在，無線USB也已投入使用。§12.4USB總線12.4.1USB的特點(diǎn)12.4.2USB規(guī)范12.4.3USB接口規(guī)范12.4.4USB的數(shù)據(jù)編碼12.4.5USB的傳輸方式

12.4.6USB包12.4.7USB設(shè)備的枚舉12.4.2USB規(guī)范1.USB1.01996年1月推出，速率1.5Mbps(192KB/s)。1998年升級為USB1.1，速度提到12Mbps(1.5MB/s)，稱全速USB(FullSpeed)。有些U盤、MP3等還在用。2.USB2.02000年發(fā)布，半雙工傳輸，速度480Mbps，也稱高速USB(HighSpeed)，兼容USB1.1，能滿足大多數(shù)外設(shè)的速率要求。12.4.2USB規(guī)范3.USB3.0

2008年發(fā)布，速度是USB2.0的10倍，稱為超速USB(SuperSpeed)，被譽(yù)為電纜上的PCI-E標(biāo)準(zhǔn)。正應(yīng)用在高清視頻、高分辨率網(wǎng)絡(luò)攝像頭、視頻監(jiān)視器、千萬象素級數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、藍(lán)光光驅(qū)、TB級外置硬盤、磁盤陣列系統(tǒng)、大容量手機(jī)、便攜媒體播放器等領(lǐng)域。兼容USB2.0，并有以下增強(qiáng)功能：1）極大提高了帶寬。新增加4根信號線，以對偶單純形四線制差分信號的形式，進(jìn)行雙向并發(fā)(即全雙工)數(shù)據(jù)流傳輸，實(shí)際速率能達(dá)3.2Gbps(即400MB/s)。12.4.2USB規(guī)范2）增加了新的電源管理功能。USB3.0傳輸采用中斷驅(qū)動(dòng)協(xié)議，在有中斷請求數(shù)據(jù)傳輸之前，可讓設(shè)備轉(zhuǎn)入待機(jī)、休眠和暫停等低功耗狀態(tài)。3）能讓主機(jī)為外設(shè)提供更多電源功率。新的9針接口可提供900mA/+5V電源，從而能將USB應(yīng)用于無線USB適配器、充電電池、LED照明和迷你風(fēng)扇等。4）能讓主機(jī)更快識(shí)別器件。5）進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)處理效率。12.4.2USB規(guī)范4.USBOTG協(xié)議

隨著USB應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，人們希望USB設(shè)備能擺脫主機(jī)控制，兩個(gè)USB設(shè)備能直接互連。由此誕生了USBOTG(On-The-Go，正在進(jìn)行中)協(xié)議。2001年公布了USBOTG，之后又發(fā)布了USB2.0OTG，它實(shí)際上是對USB2.0的補(bǔ)充，在完全兼容USB2.0基礎(chǔ)上，增加了電源管理功能。USB設(shè)備將完全拋開PC，既可作主機(jī)，也可當(dāng)外設(shè)，與另一個(gè)設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通訊，直接交換數(shù)據(jù)的速度達(dá)到480Mbps。這樣，不需計(jì)算機(jī)參與，既可把數(shù)碼相機(jī)連到打印機(jī)上打印照片，也可將它與U盤或移動(dòng)硬盤連接進(jìn)行照片下載。例如，MAX3301E是Maxim公司的一款USBOTG收發(fā)器，可用于兩用OTG外設(shè)的設(shè)計(jì)。USBOTG的應(yīng)用例子移動(dòng)硬盤OTG插頭12.4.2USB規(guī)范5.無線USB規(guī)范

2005年又頒布了無線USB規(guī)范（WirelessUSB，WUSB），是USB規(guī)范的最新擴(kuò)展。它定義了一個(gè)易用的無線接口，具有有線USB技術(shù)的高速率和安全性。速率:3米內(nèi)達(dá)到USB2.0的480Mb/s310米為110Mb/s§12.4USB總線12.4.1USB的特點(diǎn)12.4.2USB規(guī)范12.4.3USB接口規(guī)范12.4.4USB的數(shù)據(jù)編碼12.4.5USB的傳輸方式

12.4.6USB包12.4.7USB設(shè)備的枚舉12.4.3USB接口規(guī)范1.USB接口的機(jī)械規(guī)范USB的產(chǎn)品標(biāo)識(shí)（logo）上圖：USB產(chǎn)品標(biāo)識(shí)，出現(xiàn)在所有USB插頭上。中圖：USB2.0（高速）產(chǎn)品標(biāo)識(shí)下圖：USB3.0（超高速）產(chǎn)品標(biāo)識(shí)USB連接器

分為標(biāo)準(zhǔn)口和Mini口兩類，各包括A、B兩種規(guī)格。自左至右：Mini-A插頭、Mini-B插頭、B插頭、A插座、A插頭標(biāo)準(zhǔn)USBA/B型接口

上行A插頭連主機(jī)下行B插頭接打印機(jī)MiniUSB

A/B型接口在D+和地之間插入了一個(gè)ID信號,A型接地，B型懸空。下行MiniB插頭上行A插頭MiniA和MiniB接口此外,有的廠家還使用不同的MiniUSB接口，如MiniB型4針，MiniB型8針，MiniB型8針2x4等。USBMicro接口2007年進(jìn)一步發(fā)布了Micro口，屬于USB2.0的便攜版本，5線，有A/B插頭、B型插槽和支持OTG的Micro-AB插槽。接口體積更小，多用于卡片式數(shù)碼相機(jī)，手機(jī)等設(shè)備上。MiniUSB和MicroUSB的對照USB3.0接口有A/B/BM/MINI/MICRO等多種，通常組合進(jìn)了USB2.0信號。USB3.0連接器的塑料部分規(guī)定為藍(lán)色。A型插頭：4根粗線為USB2.0，較長的+5V和地能保證電源先接通；5根細(xì)線是USB3.0，上下2根各為接收和發(fā)送線，中間為地。雙層BM型插頭：大孔上下各有2根USB2.0線，小孔中是5根USB3.0線。Micro-B型連接器USB3.0電纜2.USB設(shè)備的電氣連接如圖，USB2.0電纜中的D+、D-是雙絞信號線，傳輸表示數(shù)據(jù)的差分信號（DifferentialSignal），VBUS（即VCC）和GND為設(shè)備提供+5V電源。連接線最長5m，信號線要有屏蔽層以減小干擾。全速USB設(shè)備的連接：設(shè)備端D+接1.5kΩ上拉電阻Rpu，發(fā)送器端接2個(gè)15KΩ下拉電阻Rpd。無設(shè)備連接時(shí)，D+、D-0V。設(shè)備接上，D+經(jīng)Rpu接+5V，又經(jīng)對方的Rpd接地，+5V分壓后使D+近Vcc，D-仍為0。此電壓保持2.5s，計(jì)算機(jī)就認(rèn)為已有設(shè)備接上。若D+和D-都降到0.8V以下，并持續(xù)2.5s，表示設(shè)備已斷開。D+高、D-低為全速設(shè)備。低速設(shè)備要將Rpu接到D-上，由D+低、D-高來區(qū)分。3.USB設(shè)備及其體系結(jié)構(gòu)USB是通用串行總線，運(yùn)行過程中外設(shè)可被隨時(shí)添加、設(shè)置、使用或拆除。一個(gè)完整的USB系統(tǒng)，由安裝在主機(jī)上的USB主控制器和根集線器（RootHub或RHub）以及USB集線器（USBHub）、USB設(shè)備、電纜等硬件，再加上USB主控制器驅(qū)動(dòng)程序、USB總線驅(qū)動(dòng)程序、USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等軟件構(gòu)成。下面對這些概念做些簡單介紹。3.USB設(shè)備及其體系結(jié)構(gòu)1）USB設(shè)備

有三類USB設(shè)備：USB主機(jī)（USBHost）：提供USB驅(qū)動(dòng)程序模塊，對USB設(shè)備進(jìn)行配置并管理總線。USB集線器（Hub）：一個(gè)Hub有1個(gè)上游接口和4個(gè)（或7個(gè)）下游接口，以擴(kuò)展連接多個(gè)USB設(shè)備。Hub由中繼器和控制器構(gòu)成，對所接設(shè)備進(jìn)行電源管理和信號分配，并檢測和恢復(fù)總線故障。主機(jī)中有一個(gè)RHub，用來連接次級Hub和USB設(shè)備。USB設(shè)備：即連在USB總線上的外設(shè)，也叫USB功能設(shè)備（USBFunction）。1拖7的USB

擴(kuò)展器主機(jī)板后面的USB插座1拖4的USB

擴(kuò)展器3.USB設(shè)備及其體系結(jié)構(gòu)2）USB總線連接

可用菊花鏈形式擴(kuò)充連到主機(jī)的USB外設(shè)，形成圖12.8的金字塔型結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的物理連接是一個(gè)層疊的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，Hub位于每個(gè)星的中心。最多可有7層，連接多達(dá)127個(gè)外設(shè)和Hub。3.USB設(shè)備及其體系結(jié)構(gòu)3）USB的供電

Hub可用外接電源供電，并為其每個(gè)下游插口提供500mA電流。它也可通過總線供電，即從上游插口吸取500mA，自身消耗100mA，并為4個(gè)下游插口各提供100mA。USB3.0則能從上游吸取900mA電流。3.USB設(shè)備及其體系結(jié)構(gòu)4）USB的管理端點(diǎn)（EndPoint）：每個(gè)USB外設(shè)只有1個(gè)邏輯地址，它的每個(gè)寄存器賦予不同端點(diǎn)號，主機(jī)通過設(shè)備地址和端點(diǎn)號與每個(gè)端點(diǎn)通信。管道（Pipe）：數(shù)據(jù)傳送發(fā)生在主機(jī)軟件與USB設(shè)備端點(diǎn)之間，端點(diǎn)和主機(jī)軟件的聯(lián)合稱為管道。管道分為流管道和消息管道，中斷、批量和同步傳輸通過流管道，控制傳輸通過消息管道。USB描述符（USBDescriber）：設(shè)在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，記載USB設(shè)備的屬性和配置信息，包括設(shè)備、設(shè)置、接口和端點(diǎn)等幾種描述符，向主機(jī)提供USB設(shè)備的產(chǎn)品信息、遵循的標(biāo)準(zhǔn)版本號、供電方式、使用的驅(qū)動(dòng)程序、設(shè)備地址、傳輸類型、數(shù)據(jù)包大小和帶寬請求等信息。3.USB設(shè)備及其體系結(jié)構(gòu)5）USB的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

如圖12.93.USB設(shè)備及其體系結(jié)構(gòu)USB主控制器與主控制器驅(qū)動(dòng)程序主機(jī)中至少有1片USB主控制器（USBHC）芯片，常用Intel的UHCI（通用主控制器接口）芯片，或Microsoft、Compaq、NSC聯(lián)合設(shè)計(jì)的OHCI（開放主控制器接口）芯片作USB主控制器。為管理該芯片，應(yīng)在主機(jī)中安裝相應(yīng)的USB主控制器驅(qū)動(dòng)程序（HostControllerDriver，HCD），負(fù)責(zé)最底層的調(diào)度、隊(duì)列和控制器管理，以及數(shù)據(jù)的位編碼、封包、循環(huán)校驗(yàn)、發(fā)送、錯(cuò)誤處理等。3.USB設(shè)備及其體系結(jié)構(gòu)USB驅(qū)動(dòng)程序簡稱USBD（USBHostDriver），是USB系統(tǒng)軟件與用戶軟件間的接口，位于HCD之上，獨(dú)立于硬件，為用戶軟件提供使用USB設(shè)備的功能，以管理每個(gè)USB設(shè)備，包括配置管理、用戶管理、總線管理和數(shù)據(jù)傳輸，還負(fù)責(zé)USB電力和帶寬的自動(dòng)處理，并管理Hub和設(shè)備的動(dòng)態(tài)插拔。3.USB設(shè)備及其體系結(jié)構(gòu)USB控制器和USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序每個(gè)USB設(shè)備中有1個(gè)USB控制器，它由1個(gè)USB收發(fā)器（也叫串行接口引擎，SIE）與控制它的單片機(jī)（MCU）組成，如Philips公司的PDIUSBP12、NSC的USBN9603等都是收發(fā)器芯片。有些單片機(jī)植入了SIE形成單片USB控制器，如Cypress的EZ-USBFX和Microchip的PIC16C765芯片。還有針對掃描儀、打印機(jī)或鼠標(biāo)等設(shè)備的專用USB控制芯片。這樣，每個(gè)USB設(shè)備有1個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，主機(jī)通過它來管理該USB設(shè)備，并依靠USBD為用戶軟件提供與該設(shè)備的接口和管道，控制它與主機(jī)間的數(shù)據(jù)流傳輸。3.USB設(shè)備及其體系結(jié)構(gòu)PC機(jī)和手提電腦的操作系統(tǒng)中，均配置了常用USB設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。通常將USB設(shè)備分成類（Class），具有相似特性的分到一類，并為它們提供一個(gè)通用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。例如，人機(jī)接口（HumanInterfaceDevice，HID）類、音頻類、靜止圖像類、海量存儲(chǔ)類、顯示類、圖像類、通信類、電源供給類、Hub類設(shè)備等等。如沒有合適的驅(qū)動(dòng)程序，主機(jī)會(huì)到InterNet上去尋找，并自動(dòng)安裝。只有少數(shù)新產(chǎn)品，其驅(qū)動(dòng)程序是隨設(shè)備提供的，要由用戶自己安裝?！?2.4USB總線12.4.1USB的特點(diǎn)12.4.2USB規(guī)范12.4.3USB接口規(guī)范12.4.4USB的數(shù)據(jù)編碼12.4.5USB的傳輸方式

12.4.6USB包12.4.7USB設(shè)備的枚舉12.4.4USB的數(shù)據(jù)編碼

1.NRZI編碼數(shù)據(jù)要轉(zhuǎn)換成NRZI碼，與時(shí)鐘一起調(diào)制后再傳輸。為保證轉(zhuǎn)換連續(xù)，編碼時(shí)還要進(jìn)行位插入，封裝成有固定間隔的數(shù)據(jù)包，并附上同步信號，使接收方能還原出總線時(shí)鐘信號，實(shí)現(xiàn)解碼。USB電纜上傳送的是在D+和D-線上變化的差動(dòng)信號，擺幅3.3V，并定義：邏輯“0”電壓跳變（0變?yōu)?.3V，或3.3V變?yōu)?）邏輯“1”電壓不變這稱為不歸零反轉(zhuǎn)編碼（NRZI，Non-Return-to-ZeroInvertedCode）。1.NRZI編碼圖a上行是待傳送的串行數(shù)據(jù)流，下行是NRZI編碼后實(shí)際發(fā)送的數(shù)據(jù)流波形。編碼規(guī)則：逢1保持，逢0跳變，NRZI譯碼為相反操作。圖b是USB數(shù)據(jù)流的傳送電路示意圖。2.位填充(Bit-stuffing)解碼器在每1位時(shí)間檢測跳變來同步數(shù)據(jù)，若遇無跳變長串會(huì)丟失同步。位填充在連續(xù)發(fā)6個(gè)1后，在碼流中加1個(gè)跳變(0)。接收方用位反填充丟棄這個(gè)0。接收器能自動(dòng)判定連續(xù)6個(gè)1后發(fā)生跳變，并將該跳變丟棄。若原數(shù)據(jù)第7位是0，會(huì)照樣進(jìn)行位填充。

要發(fā)送數(shù)據(jù)，含8個(gè)1的長串。在第6、7個(gè)1之間加了填充位，使第7個(gè)1的發(fā)送延遲了1位。實(shí)際發(fā)送出去的NRZI數(shù)據(jù)流。§12.4USB總線12.4.1USB的特點(diǎn)12.4.2USB規(guī)范12.4.3USB接口規(guī)范12.4.4USB的數(shù)據(jù)編碼12.4.5USB的傳輸方式

12.4.6USB包12.4.7USB設(shè)備的枚舉12.4.5USB的傳輸方式

1.USB的數(shù)據(jù)流類型USB有4種數(shù)據(jù)流類型：1）控制信號流：設(shè)備插入時(shí)與系統(tǒng)軟件間的控制信息傳輸，不允許出錯(cuò)或丟失。2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流：連續(xù)的固定速率數(shù)據(jù)的傳輸，要求低延時(shí)傳送，應(yīng)開辟較大緩沖區(qū)，并確保低誤碼率。3）塊數(shù)據(jù)流：大批量數(shù)據(jù)的傳送。4）中斷數(shù)據(jù)流：少量隨機(jī)輸入信號的傳輸，如事件通知信號、字符或坐標(biāo)等。2．USB的數(shù)據(jù)傳輸方式USB有4種數(shù)據(jù)傳輸方式，也稱事務(wù)格式。即：1）控制傳輸（雙向）：傳輸對設(shè)備的控制指令、設(shè)備狀態(tài)查詢和確認(rèn)命令，以及設(shè)備枚舉，按FIFO原則處理這些數(shù)據(jù)和命令。2）批量（Bulk）傳輸（單/雙向）：傳輸時(shí)間性不強(qiáng)但要求可靠的大批量數(shù)據(jù)，若出錯(cuò)應(yīng)重新傳輸，如U盤、打印機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等。3）同步（Isochronous）傳輸（單/雙向）：傳輸速率固定、時(shí)間性強(qiáng)的連續(xù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，出錯(cuò)不重傳，如攝像頭、麥克風(fēng)、喇叭、數(shù)字電話等。4）中斷傳輸（單向）：僅輸入主機(jī)的小量數(shù)據(jù)，需及時(shí)處理，如鍵盤、鼠標(biāo)、操縱桿等輸入設(shè)備。“中斷”指主機(jī)按一定頻率輪詢外設(shè)。全速USB查詢周期1～255ms，低速10～255ms，即最快查詢頻率1KHz。USB2.0是半雙工發(fā)送，只能一方占用線路；USB3.0是全雙工傳輸?！?2.4USB總線12.4.1USB的特點(diǎn)12.4.2USB規(guī)范12.4.3USB接口規(guī)范12.4.4USB的數(shù)據(jù)編碼12.4.5USB的傳輸方式

12.4.6USB包12.4.7USB設(shè)備的枚舉12.4.6USB包

1.包的構(gòu)成USB數(shù)據(jù)傳輸包含1個(gè)或多個(gè)事務(wù)處理(Transaction，PCI總線中稱為交易)。事務(wù)由信息包(Packet)組成，包是USB信息交換的基本單位。信息包封裝完美，因此主機(jī)可采取“廣播”的形式，沿USB的塔形信號鏈路向下傳輸信息包，遇到地址符合的設(shè)備時(shí)才被捕獲。很像InterNet的信息傳輸方式。信息包也可由外設(shè)發(fā)出，上行傳輸。USB是串行通信，所有信息串，都按自左到右、先低位、后高位的順序發(fā)送。下面的討論針對傳輸速率12Mbps的全速USB。起始：D+、D-同時(shí)切到相反極性，通知接收方開始發(fā)送信息(Start)了。同步：接著發(fā)6個(gè)跳變，并保持當(dāng)前狀態(tài)2個(gè)碼位，形成同步信號(SYNC)。高速USB同步信號有32碼位長。標(biāo)識(shí)：第9個(gè)碼位起發(fā)信息，首字節(jié)是包標(biāo)識(shí)符(PacketIdentification，PID)，指明包的內(nèi)容。選項(xiàng)：要發(fā)送的信息，含PID，長度為1～1025字節(jié)。終止：D+和D-保持兩個(gè)碼位低電平，表示包結(jié)束（EndofPacket，EOP）。2.包的類型包有4類:令牌包,數(shù)據(jù)包,握手包,專用包。每類包又包含幾種類型，用8位PID的低4位來區(qū)分，高4位是低4位的補(bǔ)碼，用于校驗(yàn)。USB2.0增加了7種PID，主要用于高速傳輸。包括數(shù)據(jù)PID：DATA2、MDATA握手PID：NYET專用PID：ERR、SPLIT、PING、ReservedUSB的信息包3.包的格式采用基于PID的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，包由域組成，包括：同步域SYNC：8位同步信號，所有包均以SYNC打頭。類型域PID：8位PID，低4位指定包的類型。地址域ADDR：7位設(shè)備地址，即包的傳輸目的地，最多可有128個(gè)地址。端點(diǎn)域ENDP：4位端點(diǎn)號，包要傳去的端點(diǎn)，1個(gè)設(shè)備最多可有16個(gè)端點(diǎn)。檢查域CRC：5/16位檢查域，循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，用于地址、端點(diǎn)和數(shù)據(jù)的校驗(yàn)。數(shù)據(jù)域DATA：要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。3.包的格式4類信息包的構(gòu)成：1）令牌包4種令牌包:SOF，IN,OUT,SETUPSOF幀開始包（StartofFrame）格式：SYNC(8位)—PID(8位)—FR#(11位)—CRC(5位)SOF包不含地址，被RHub廣播到所有USB設(shè)備。RHub每1ms傳送1個(gè)SOF包，兩SOF包的間隔為1幀。1幀可傳送1ms/12MHz=12000個(gè)碼位或1500字節(jié)，去除同步和終止后，約1200字節(jié)，封裝成若干數(shù)據(jù)包。FR#域是11位（低速7位）序號標(biāo)簽，按包的順序改變，在約2秒內(nèi)從0增到2047再歸0，然后重新計(jì)數(shù)。它是數(shù)據(jù)包的序號，可同步數(shù)據(jù)傳送。接收端的音、視頻設(shè)備等，可用FR#作節(jié)拍信號。3.包的格式IN，OUT，SETUP令牌包格式相同，即SYNC(8位)-PID(8位)-ADDR(7位)-ENDP(4位)-CRC(5位)IN接收包：主機(jī)要求設(shè)備傳回?cái)?shù)據(jù)。

過程：RHub廣播接收包設(shè)備返回?cái)?shù)據(jù)包RHub發(fā)握手包。這適用于全部4種傳輸類型，但同步傳輸無握手包。OUT發(fā)送包：主機(jī)向設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。

過程：RHub廣播發(fā)送包RHub發(fā)數(shù)據(jù)包設(shè)備發(fā)握手包。適用于同步傳輸外的其它3種傳輸類型，只有批傳輸才發(fā)回握手包。SETUP設(shè)置包：主機(jī)發(fā)此包表示傳輸開始，后面會(huì)跟若干IN或OUT包。

它是OUT包的特例，總指向雙向控制的端點(diǎn)0，優(yōu)先級最高，指定設(shè)備必須接受它。3.包的格式2）數(shù)據(jù)包。傳輸數(shù)據(jù)由DATA0和DATA1包組成。格式：SYNC(8位)-PID(8位)-DATA(0～1023位)-CRC(16位)DATA0和DATA1包只是PID不同，可含0～1023位數(shù)據(jù)（USB2.0為0～8192位）。應(yīng)交替發(fā)送兩種包，接收方可檢測是否交替來判斷接收是否出錯(cuò)。3）握手包。用來報(bào)告交換的狀態(tài)，由接收方(設(shè)備或Hub)發(fā)給發(fā)送方。格式：SYNC(8位)-PID(8位)

含ACK(確認(rèn)包)、NAK(不確認(rèn)包)、STALL(掛起包)等幾種。4）專用包。僅有前同步包(PREamble)，只含SYNC和PID域。主機(jī)希望與低速設(shè)備進(jìn)行傳輸時(shí)發(fā)此包，只有控制和中斷傳輸才用到?！?2.4USB總線12.4.1USB的特點(diǎn)12.4.2USB規(guī)范12.4.3USB接口規(guī)范12.4.4USB的數(shù)據(jù)編碼12.4.5USB的傳輸方式

12.4.6USB包12.4.7USB設(shè)備的枚舉12.4.7USB設(shè)備的枚舉USB設(shè)備的枚舉(Enumeration)：例如，要下載數(shù)碼相機(jī)中的照片，將USB電纜B端插入相機(jī)，A端插入計(jì)算機(jī)USB口，打開相機(jī)電源。計(jì)算機(jī)發(fā)現(xiàn)有USB設(shè)備聯(lián)機(jī)了，并判斷出是靜止圖像類設(shè)備。它要尋找出合用的USB驅(qū)動(dòng)程序，然后對相機(jī)USB端口進(jìn)行配置。先去OS提供的常用類型USB驅(qū)動(dòng)程序中尋找；未找到，便在機(jī)器里尋找已為該相機(jī)安裝的驅(qū)動(dòng)程序；仍沒找到，便上網(wǎng)搜索或要求插入設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序光盤，指定目錄，進(jìn)行加載。配置完成后，該USB設(shè)備將被賦予地址，完成枚舉。枚舉是很復(fù)雜的過程，涉及不少數(shù)據(jù)交換和設(shè)備請求操作。1.控制傳輸事務(wù)控制傳輸事務(wù)只在枚舉和命令初始化階段，發(fā)生在RHub與指定地址的USB設(shè)備端點(diǎn)0之間?？刂苽鬏斒聞?wù)包含三個(gè)階段：1）建立階段

主機(jī)通過RHub發(fā)SETUP令牌包（SETUP-ADDR-ENDP-CRC5）和配置數(shù)據(jù)包（DAT0-8字節(jié)配置數(shù)據(jù)-CRC16），外設(shè)收到后發(fā)回握手包（ACK）。在配置進(jìn)程的不同時(shí)間點(diǎn)，請求的內(nèi)容不一樣。2）數(shù)據(jù)階段若配置數(shù)據(jù)超過8字節(jié)就應(yīng)增加數(shù)據(jù)階段，數(shù)據(jù)也可由設(shè)備送回。例如，RHub可用OUT令牌向外設(shè)發(fā)多字節(jié)配置數(shù)據(jù)，換成IN令牌就可讓外設(shè)向RHub送回配置需要的數(shù)據(jù)。如有多個(gè)數(shù)據(jù)包，要交替使用DATA0和DATA1的PID。數(shù)據(jù)量很大時(shí)應(yīng)封裝成n個(gè)包，長度等于允許的最大長度，最后1個(gè)包裝余下數(shù)據(jù)，故能根據(jù)長度判斷出最后的包。1.控制傳輸事務(wù)3）狀態(tài)階段

控制傳輸事務(wù)以狀態(tài)階段結(jié)尾，向主機(jī)報(bào)告建立階段和數(shù)據(jù)階段的結(jié)果。約定用0長度數(shù)據(jù)包表示成功，而NAK或STALL響應(yīng)則出錯(cuò)了。會(huì)有三種返回狀態(tài)：外設(shè)提供狀態(tài)：RHub發(fā)出IN令牌包，詢問配置任務(wù)是否完成？外設(shè)送回空心數(shù)據(jù)包（DATA1-CRC16）表示成功完成，RHub發(fā)ACK握手包應(yīng)答。根集線器提供狀態(tài)：RHub發(fā)出OUT令牌包，隨后接1個(gè)空心數(shù)據(jù)包表示建立過程已順利結(jié)束，外設(shè)應(yīng)答，表示明白了。外設(shè)負(fù)面回應(yīng)：Rhub發(fā)出IN令牌包，請外設(shè)回應(yīng)。

外設(shè)忙碌，發(fā)回NAK握手包，表示還在忙于完成指令。若建立階段和數(shù)據(jù)階段出錯(cuò)，命令序列沒能完成，外設(shè)發(fā)回STALL握手包。2.USB描述符描述符是記載USB設(shè)備屬性和配置信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在枚舉階段發(fā)揮作用。1）主機(jī)請求

枚舉是主機(jī)通過RHub對剛連上的外設(shè)進(jìn)行配置，將用控制傳輸向外設(shè)發(fā)一系列請求，包含8字節(jié)配置數(shù)據(jù)：字節(jié)0規(guī)定傳輸方向，請求類型（標(biāo)準(zhǔn)的/按類的/廠商定義的），送往設(shè)備、接口或端點(diǎn)。字節(jié)1是請求代碼0～12，如返回狀態(tài)、返回描述符、給設(shè)備指定地址、設(shè)定配置等。其余字節(jié)指定請求內(nèi)容、接口/端點(diǎn)號、數(shù)據(jù)長度等。2.USB描述符2）設(shè)備描述符（DeviceDescriptor）即在內(nèi)存中為設(shè)備定義的18字節(jié)表格，內(nèi)容包括其USB版本，屬于的類（Class）、子類（SubClass）及使用的協(xié)議、廠商標(biāo)志、產(chǎn)品標(biāo)志、設(shè)備序列號等。類和子類指明是否能用系統(tǒng)支持的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；若不能歸類，應(yīng)說明類定義中有無使用協(xié)議，是否由供應(yīng)商提供驅(qū)動(dòng)程序。3）配置描述符（ConfigurationDescriptor）9字節(jié)，包括該配置支持的接口數(shù)、供電方式、最大功率等。若只要總線提供100mA電流，在最大功耗字節(jié)填入50，主機(jī)就知道是低功率設(shè)備。2.USB描述符4）接口描述符（InterfaceDescriptor）

最小設(shè)備只有1個(gè)接口。若1個(gè)設(shè)備的配置支持幾個(gè)接口，每個(gè)接口還需9字節(jié)接口描述符，以便為每個(gè)接口配備不同的設(shè)備