使用usb術語詳解

2021-12-30 02:44:34 字數 3845 閱讀 5572

如果您剛開始接觸 usb ,那麼了解一些 usb 術語 將很有幫助。本文介紹了基本的 usb 術語。

主機

usb 是一種 「 主 - 從 」 式匯流排, 包括乙個主機和多個從機。從機稱作外設,在 usb 術語中也稱作功能部件。主機稱作主裝置。所有 usb 傳輸都由主機啟動;外設總是響應傳輸,不會啟動傳輸。最常用的主機是 pc 機,主機通過 usb-a 連 接器連線到下行裝置。嵌入式主機不包括 pc 機,而是用乙個微控制器作為專用主機,或許只能與一類 usb 裝置通訊。

功能部件

功能部件是 usb 裝置,也稱作 usb 外 設。 usb 外設是主機的 「 下行 」 裝置,使 用 usb b 型聯結器連線。

速率

usb 2.0 標準規定了以下三種傳輸速率:

低速模式傳輸速率為 1.5mbps ,多用於鍵盤和滑鼠。

全速模式傳輸速率為 12mbps 。

高速模式傳輸速率為 480mbps 。

市場上關於 「usb 2.0 相容 」 的概念有一些混亂。這種混亂源於 usb 標準版本的公升級,首先推出的是 usb 1.0 ,緊接著有了比 1.0 更理想的 usb1.1 。 usb1.x 支援低速和全速兩種 usb 匯流排速度。 2.0 版本 增加了高速模式,完全替代了 1.1 。所以,如果使用的是工作在 12mbps 速率下的全速器件,則可認為它與 usb 2.0 相容,即使許多人僅將 usb 2.0 用於高速 (480mbps) 操作。

-出方向

usb 系統以主機為中心。因此,解釋 usb 術語時假設面向的是主機。所以,從主機側看, 「 入 」 表示傳輸方向從外設到主機;同樣, 「 出 」 表示傳輸方向從主機到外設。

端點

端點位於 usb 外設內部,所有通訊資料的**或目的都基於這些端點,是乙個可定址的 fifo 。每個 usb 外設 有乙個唯一的位址,可能包含最多十六個端點。主機通過發出器件位址和每次資料傳輸的端點號,向乙個具體端點 (fifo) 傳送資料。

每個端點的位址為 0 到 15 ,乙個 端點位址對應乙個方向。所以,端點 2-in 與端點 2-out 完全不同。 每個器件有乙個預設的雙向控制端點 0 ,因此不存在端點 0-in 和 端點 0-out 。

外設中端點的編號是任意的。列舉期間外設向主機報告其端點號和特 徵。

集線器

集線器擴充套件了 usb 主機所能連線裝置的數量。 pc 機的 usb 控制器內建乙個集線器,負責完成一些底層 usb 功能,如檢測裝置的插入或拔出。集線器以全速或高速連線到上行埠 ( 到 pc) ,以低速、全速或高速連線到下行埠 ( 到外設 ) 。 pc 的根集線器可為每個 a 型聯結器提供 5v 、 500ma 電 源。乙個匯流排供電的外部集線器可為每埠提供 100ma 電流。由於 usb 為外部集線器電路分配 100ma 電 流,因此,乙個匯流排供電的集線器可以有四個下行埠。如果集線器有自己的電源 ( 自供電 ) ,每個下行埠可提供高達 500ma 電 流。

列舉

插入 usb 裝置時,主機獲取連線通知,繼而識別剛剛插入的是什麼。主機需要得到一系列描述符 ( 資料表 ) ,該描述 符來自插入的裝置,所有 usb 裝置在插入 usb 埠時,主機都通過預設的 control 端點 0 與裝置進行通訊。如果主機確認它從裝置接收的資料正確,則配置該設 備使之開始工作。如果主機認為裝置的資料不正確 ( 例如,某個描述符資料有衝突或超出了規範 ) ,則忽略該裝置。這時會彈出乙個對話窗,說明該 usb 裝置出了一些問題。

第九章(關於列舉的更多資訊)

usb 標準的第 9 章定義了 列舉期間主機送到外設的所有請求,以及外設響應的資料格式。如果訪問 usb 官方 **,將找到乙個名為 usbcv (usb 命令驗證器 ) 的軟體工具,其中有一部分名為 「 第 9 章測試 」 。這些測試可以證明您的列舉**是否正確。在進行 usb 實驗室測試時也要用到 usbcv 。 因此,如果已在自己的實驗室裡通過了這一 usb 驗證,則實驗室測試也不成問題。

sie

sie 指序列介面引擎,是所有 usb 控制 器內部的 「 核心 」 。 sie 負責 處理底層協議,如填充位, crc 生成和校驗,並可發出錯誤報告。 sie 的主要任務是將低階訊號轉換成位元組,以供控制器使用,某些 sie 會更加先進靈活。它處理的底層訊號細節越多,控制韌體越簡單。例如,某些 sie 只報告端點資料觸發的結果 ( 參見下文 ) ,並將它留給韌體以確定如何處理。

資料觸發

usb 包從 pid 或 id 開始。資料傳輸用到兩種 pid : data0 和 data1 。主機和外設均包含資料觸發位,每個端點乙個。觸發位確定這些資料 pid 中的哪乙個用於資料傳輸。當外設脫離復位狀態,主機和外設均將其內部資料觸發位復位到零。因此,第乙個傳 送的是 data0 pid 資料報。當資料報傳輸無誤時 ( 傳送方接收到 ack pid 訊號,表明資料傳輸無誤 ) ,傳送方和接收方補償其資料觸發值。然後用 data1 pid 向端點傳送第二個資料報。成功傳輸後, data0 pid 和 data1 pid 資料報交替傳送 ( 或再次觸 發 ) 。 usb 將該機制作為其誤差校正的一部分。

控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸、同步傳輸

usb 有上述四種傳輸型別。列舉期間外設告訴主機每個端點支援哪種傳輸型別。

只有主機能夠發出控制傳輸,該傳輸由兩個或三段組成。先通過設定數 據包 (8 位元組長 ) 傳送具體的主機請求。然後用乙個可選資料報移動描述符表等資料。最後,用握手 ( 狀態 ) 包終止控 制傳輸。作為 「 關鍵 」 傳輸,控制傳輸有高匯流排優先權和最全面的誤差校驗。每個 usb 外設都需要乙個預設的控制端點 0 。

批量傳輸使用流控制和誤差校驗移動資料。批量傳輸為非同步方式,這意 味著預定傳輸時間不固定或不能保證。主機安排批量傳輸的優先順序為低。這並不說明批量傳輸很慢;如果匯流排被輕微載入,批量傳輸即可在所有可用頻寬上進行。

實際上,中斷傳輸和批量傳輸很難區分。他們之間的唯一區別是中斷點 包含輪詢間隔值,用來告訴主機多長時間 「ping」 一次端點。所以批量和中斷傳輸之間的唯一區別是主機多長時間安排 一次傳輸。

同步 (iso) 傳輸用於資料流,例如音訊或**,此時資料必須及時到達以避免音訊或**資料中斷。當器件列舉時告訴主 機其 iso 端點對頻寬的要求。如果頻寬適當,主機保證每隔 1ms 傳送乙個 usb 幀, 包含乙個發往或來自裝置的 iso 資料報。 iso 不使用握手 (ack/nak) 或匯流排重試。同步傳輸僅適用於全速和高速裝置。

匯流排復位

主機通過發出匯流排復位訊號復位 usb 外設。全速和低速 usb 的 d+ 和 d- 線上通 常使用差分訊號。但也有例外,匯流排復位和包結束訊號使用的是單端零訊號,此時 d+ 和 d- 均為低。

usb驅動器

windows 中內建了支援各種 usb 裝置的驅動程式。如果韌體支援這些標準裝置之一,則 usb 產品不需要安裝定製驅動程式 ( 沒人真 的想要寫 windows 驅動 ) 。 windows 包含標準裝置驅動程式,如 hid ( 人機介面裝置 ) 和大容量儲存器 ( 磁碟驅動 器、 cd-rom 、儲存器條 ) 。

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