USB协议学习总结

### USB协议学习总结 #### 一、USB的基本概念 ##### 1.1 位的传输顺序 在USB通信中，数据传输遵循一个特定的规则，即先发送最低有效位（Least Significant Bit, LSB），后发送最高有效位（Most Significant Bit, MSB）。这种传输方式有助于确保数据的完整性，并简化了数据的解析过程。 ##### 1.2 包的分类 在USB通信中，所有的数据传输都以“包”为单位进行。不同类型的包具有不同的结构和功能： - **标记符包**：用于标识后续的数据包类型，例如令牌包可以标识数据包是属于批量传输还是控制传输等。 - **帧开始包**：标识USB总线的一个新帧的开始，用于时间同步。 - **数据包**：包含实际的有效载荷数据。 - **状态包**：通常用于确认数据包是否被正确接收或告知错误状态。 ##### 1.3 事务的类型 根据不同的应用场景，USB定义了几种主要的事务类型： - **批量事务**：主要用于高速数据传输，如文件传输或打印数据。它包括标记符包、数据包和状态包。 - **控制事务**：用于设置或获取USB设备的配置信息。通常包含标记符包和状态包。 - **中断事务**：用于处理USB设备的中断请求，如键盘按键事件。它同样包含标记符包和状态包。 - **同步事务**：主要用于音频流传输等需要精确同步的应用。这类事务包含标记符包和数据包，但没有状态包，以确保数据传输的实时性。 #### 二、USB协议结构 ##### 2.1 USB的拓扑结构 USB系统采用一种树形拓扑结构，每个USB主机可以支持多个USB设备通过集线器连接。理论上，一个USB主机可以支持多达127个USB设备。这种结构允许USB设备灵活地添加或移除而无需重启整个系统。 ##### 2.2 设备与主机间的通信流程 当一个USB设备连接到主机时，其工作状态会经历以下几个阶段： 1. **连接状态**：当USB设备物理连接到USB总线时，即进入连接状态。 2. **上电状态**：在此状态下，USB总线开始为USB设备供电。 3. **默认状态**：上电后，USB设备进入默认状态，此时它通过默认地址与主机通信。主机通过这一过程获取USB设备的基本信息。 4. **配置状态**：主机根据从USB设备接收到的信息对其进行配置，如分配唯一的地址和其他必要参数。 5. **通讯状态**：配置完成后，USB设备通过分配的地址与主机进行数据交换。 6. **挂起状态**：在没有数据交换的情况下，为了节省能源，USB设备会被置于挂起状态。 ### 总结 USB协议作为现代计算机系统中最常用的接口之一，在各种场景下都有着广泛的应用。通过理解USB协议的基本概念、包的类型、事务分类以及设备与主机之间的通信流程，可以更好地掌握如何利用USB接口进行高效的数据交换。无论是对于开发者还是最终用户而言，深入理解这些细节都将是非常有价值的。