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USB的重要关键概念:

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fpga_feixiang 发表于 2020-2-23 15:36:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
1、 端点:位于USB设备或主机上的一个数据缓冲区,用来存放和发送USB的各种数据,每一个端点都有惟一的确定地址,有不同的传输特性(如输入端点、输出端点、配置端点、批量传输端点)
2、 帧:时间概念,在USB中,一帧就是1MS,它是一个独立的单元,包含了一系列总线动作,USB将1帧分为好几份,每一份中是一个USB的传输动作。
3、upstream、downstream(上行、下行):设备到主机为上行,主机到设备为下行

下面以一问一答的形式开始学习吧:

问题一:USB的传输线结构是如何的呢?

答案一:一条USB的传输线分别由地线、电源线、D+、D-四条线构成,D+和D-是差分输入线,它使用的是3.3V的电压(注意哦,与CMOS的 5V电平不同),而电源线和地线可向设备提供5V电压,最大电流为500MA

问题二:数据是如何在USB传输线里面传送的

答案二:数据在USB线里传送是由低位到高位发送的。

问题三:USB的编码方案?

答案三:USB采用不归零取反来传输数据,当传输线上的差分数据输入0时就取反,输入1时就保持原值,为了确保信号发送的准确性,当在USB总线上发送一个包时,传输设备就要进行位插入***作(即在数据流中每连续6个1后就插入一个0),从而强迫NRZI码发生变化。这个了解就行了,这些是由专门硬件处理的。

问题四:USB的数据格式是怎么样的呢?

答案四:和其他的一样,USB数据是由二进制数字串构成的,首先数字串构成域(有七种),域再构成包,包再构成事务(IN、OUT、SETUP),事务最后构成传输(中断传输、并行传输、批量传输和控制传输)。下面简单介绍一下域、包、事务、传输,请注意他们之间的关系。

(一)域:是USB数据最小的单位,由若干位组成(至于是多少位由具体的域决定),域可分为七个类型:

1、同步域(SYNC),八位,值固定为0000 0001,用于本地时钟与输入同步

2、标识域(PID),由四位标识符+四位标识符反码构成,表明包的类型和格式,这是一个很重要的部分,这里可以计算出,USB的标识码有16种,具体分类请看问题五。

3、地址域(ADDR):七位地址,代表了设备在主机上的地址,地址000 0000被命名为零地址,是任何一个设备第一次连接到主机时,在被主机配置、枚举前的默认地址,由此可以知道为什么一个USB主机只能接127个设备的原因。

4、端点域(ENDP),四位,由此可知一个USB设备有的端点数量最大为16个。

5、帧号域(FRAM),11位,每一个帧都有一个特定的帧号,帧号域最大容量0x800,对于同步传输有重要意义(同步传输为四种传输类型之一,请看下面)。

6、数据域(DATA):长度为0~1023字节,在不同的传输类型中,数据域的长度各不相同,但必须为整数个字节的长度

7、校验域(CRC):对令牌包和数据包(对于包的分类请看下面)中非PID域进行校验的一种方法,CRC校验在通讯中应用很泛,是一种很好的校验方法,至于具体的校验方法这里就不多说,请查阅相关资料,只须注意CRC码的除法是模2运算,不同于10进制中的除法。

(二)包:由域构成的包有四种类型,分别是令牌包、数据包、握手包和特殊包,前面三种是重要的包,不同的包的域结构不同,介绍如下

1、令牌包:可分为输入包、输出包、设置包和帧起始包(注意这里的输入包是用于设置输入命令的,输出包是用来设置输出命令的,而不是放据数的)

其中输入包、输出包和设置包的格式都是一样的:

SYNC+PID+ADDR+ENDP+CRC5(五位的校验码)

帧起始包的格式:

SYNC+PID+11位FRAM+CRC5(五位的校验码)

2、数据包:分为DATA0包和DATA1包,当USB发送数据的时候,当一次发送的数据长度大于相应端点的容量时,就需要把数据包分为好几个包,分批发送,DATA0包和DATA1包交替发送,即如果第一个数据包是 DATA0,那第二个数据包就是DATA1。但也有例外情况,在同步传输中(四类传输类型中之一),所有的数据包都是为DATA0,格式如下:

SYNC+PID+0~1023字节+CRC16

3、握手包:结构最为简单的包,格式如下

SYNC+PID
月影星痕 发表于 2020-3-1 19:22:49 | 显示全部楼层
USB的重要关键概念:
大鹏 发表于 2022-4-18 14:46:41 | 显示全部楼层
USB的重要关键概念
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