USB设计基础问答.pdfVIP

USB 的八个问题和答案（适用初学者） 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（可以在编程中设置的，至于硬件的实现机制，就不要 管它了）。 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） （上面的缩写解释请看上面域的介绍，PID 码的具体定义请看问题五） 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 （注上面每种包都有不同类型的，USB1.1 共定义了十种包，具体请见问题五） （三）事务：分别有 IN 事务、OUT 事务和 SETUP 事务三大事务，每一种事务都由令牌包、 数据包、握手包三个阶段构成，这里用阶段的意思是因为这些包的发送是有一定的时间先后 顺序的，事务的三个阶段如下： 1、令牌包阶段：启动一个输入、输出或设置的事务 2、