usb協議

功能層： 控制傳輸、中斷傳輸、塊傳輸(批量傳輸)、同步傳輸

設備層：管理USB設備、分配地址、讀取設備描述符

總線接口層：采用NRZI編碼-反向非歸零編碼(0將前一個電平翻轉，1不翻轉)

電氣特性

電壓：4.75~5.25V

電流：USB2.0高輸出功率最大500mA、低輸出功率最大100mA、 USB3.0最大輸出900mA

USB事務

usb事務處理是主機和設備數據通信的基礎。由： 令牌階段、數據階段、握手階段組成。

常用字段

• 同步字段(SYSC): 每個信息包以SYSC開始，低速/全速同步字段長度為8位，數據為10000000B，從低位開始發送。高速同步字段長度為32位，數據為80000000H。

• 包標志字段(PID):字段長度為8位，低4位類型字段和高4位校驗字段組成，校驗字段是類型字段的補碼，可驗證數據的正確性。4種信息包類型： 令牌包、握手包、特殊包和數據包。

  包類型PID[3:0] 二進制包名說明

  令牌包	1001	OUT PID	數據從主機發送到設備
  ?	0001	IN PID	數據從設備發送到主機
  ?	0101	SOF PID	作為幀的開始信息
  ?	1101	SETUP PID	主機向設備發送的配置信息
  握手包	0010	ACK PID	接收方正確接收到數據
  ?	1010	NACK PID	接收方未能正確接收到數據
  ?	1110	STALL PID	使用的端點被掛起
  ?	0110	NYET PID	接收方沒有任何響應
  數據包	0011	DATA0 PID	數據包為偶數據包
  ?	1011	DATA1 PID	數據包為奇數據包
  ?	0111	DATA2 PID	高速同步事務專用數據包
  ?	1111	MDATA PID	SPLIT事務專用數據包
  特殊包	1100	PRE PID	令牌，主機發送先導包，使能低速通信
  ?	1011	ERR PID	握手信息，SPLIT事務中的錯誤握手信號
  ?	1000	SPLIT PID	高速SPLIT事務的令牌信息
  ?	0100	PING PID	數據流量檢測控制

• 地址字段： 長度為7位，共128個地址值。地址0缺省，實際只有127個地址。在USB上電的時候主機先通過缺省地址0和usb設備進行通信，配置完成后，主機重新為設備分配一個地址。

• 端點字段： 長度為4位，總共可表示16個端點。低速：3個端點， 高速/全速：16個端點。，端點0是所有USB設備必須的，主要在設備上電初期和USB主機進行通信、完成配置。

• 幀號字段： 長度為11位，最大值07FFH，表示當前幀的幀號，每個幀發送的時候，該字段加1

• 數據字段： 最大長度1024字節，長度由傳輸類型和程序的需要決定。首先傳輸低字節，再傳輸高字節。

• CRC字段： 循環冗余校驗字段。一般在發送方進行位填充之前進行。令牌包一般采用5位CRC校驗；數據包采用16位CRC校驗。

令牌包

• IN令牌包： PID字段+ADDR字段+ENDP字段+CRC字段 數據從 設備 到 主機

? PID: 數據從設備發送至主機

? ADDR：USB設備地址

? ENDP: 發送數據的端點號

? CRC： ADDR和ENDP字段進行校驗

• OUT令牌包： PID +ADDR + ENDP + CRC 數據從 主機 到 設備

• SETUP令牌包： PID + ADDR + ENDP + CRC 數據從主機 到 設備， 配置信息

• PING令牌包： PID +ADDR + ENDP + CRC 數據從 設備 到 主機， 握手信號傳輸

• PRE令牌包： PID 低速數據傳輸先導包，在開始發送數據之前必須先發送該包（主機與集線器之間進行傳輸）。

• 數據包： PID + 數據字段 + 16位CRC PID指定數據包DATA0-DATA2或MDATA。數據字段的長度根據協議規定：低速最大長度8字節，全速最大長度 1023字節，高速最大長度1024字節

• 握手包：PID 接收方反饋狀態給發送方

事務處理

IN事務處理

主機發送IN令牌包： SYNC+IN+EOP

設備發送數據包： SYNC+數據包+EOP

主機發送握手包： SYNC+確認+EOP

OUT事務處理

? 主機發送OUT令牌包： SYNC+OUT+EOP

? 主機發送數據包： SYNC+數據包+EOP

? 設備發送握手包： SYNC+確認+EOP

? 3.SETUP事務處理(利用其對設備進行配置，常用于建立階段)

? 主機發送SETUP令牌包： SYNC+SETUP+EOP

? 主機發送數據包： SYNC+DATA0+EOP

? 設備發送握手包： SYNC+確認+EOP

? 4.PING事務處理(主要用于高速數數據傳輸中)

? 主機發送PING令牌包： SYNC+PING+EOP

? 設備發送握手包： SYNC+確認+EOP

? 5.SOF事務處理

? 主機主動發送。低速或者全速usb傳輸，每隔1ms產生一個SOF令牌包，對于高速傳輸，每

? 隔125us產生一個小幀，每隔7個小幀，產生一個SOF令牌包，不需要握手包。

USB設備的狀態

• 連接狀態： usb總線開始向usb設備供電，直到電源穩定。

• 上電狀態： usb設備處于上電狀態，當沒有被復位

• 缺省狀態： usb設備響應usb主機發出的復位信號，進行復位操作，復位結束后，設備進入缺省狀態。該狀態下：電流小于100mA，并且使用缺省的設備地址對一些usb事務進行處理。

• 地址狀態： 復位結束后，usb主機重新為設備分配一個唯一的地址。

• 配置狀態： 主機發出setconfiguration請求。

• 掛起狀態： usb設備在3ms內沒有檢測到總線活動，自動進入掛起狀態，保持原有的地址和配置。

USB數據傳輸

• 塊傳輸： 適用于傳輸大量且對傳輸時間和傳輸速率沒有要求的場合。數據包長度 -- 全速端點，可以是8、16、32、64字節；高速端點只能是512字節。數據量如果超過最大的數據包長，主控制器會將其分成多個塊事務處理。處理過程：

? 令牌 >> 數據 >> 握手

? 第一個數據包為DATA0，第二個應該是DATA1，之后可以是DATA0/DATA1

• 中斷傳輸： 適用于傳輸少量或對數據處理有周期要求的場合。數據長度 -- 低速端點最大數據包長度8字節；全速端點最大為64字節；高速端點為1024字節。

• 同步傳輸： 只能用于全速、高速設備。適用于傳輸大量、速率恒定的，且對周期有要求的數據。例如：音頻、視頻等。數據長度 -- 全速端點最大為1023字節；高速端點最大為1024字節

• 控制傳輸： 主要用于傳輸少量的，對傳輸時間和傳輸速率均無要求、但必須保證傳輸的數據。數據長度 -- 低速端點最大為8字節；全速端點可謂8、16、32、64字節；高速端點只能是64字節。

  ? 建立階段 + 數據階段 + 狀態階段

USB設備配置

• 設備描述符：表示USB設備的總體信息，一個USB設備只有一個設備描述符。固定18字節。

• 配置描述符： USB設備可以有一個或者多個配置，每個配置必須有一個配置描述符。固定9字節。

• 字符串描述符： 可選。用于保存供應商的名稱、產品序列等文本信息。

• 接口描述符： 接口為端點的集合，負責完成該USB設備的特定功能。固定9字節。

• 端點描述符： 指出端點的特性。固定7字節。

• 設備限定描述符： 設備既需要告訴傳輸也需要全速傳輸，則必須支持設備限定描述符。固定10字節。

• 其他速率配置描述符： 既采用高速傳輸又采用全速傳輸，則必須支持該描述符。固定9字節。

• ?

?

轉載于:https://www.cnblogs.com/BlogsOfLei/p/7749434.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的USB协议基础知识笔记的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。