USB通用串行总线..doc

第7章 USB通用串行总线 7.1 概述 7.1.1 USB发展过程 通用串行总线USB（Universal Serial Bus）由Compaq、IBM 、Intel、Microsoft、NEC等公司于1994年联合提出。 1996年发布USB1.0标准 1998年发布USB1.1标准 两种传输速度：1.5Mdbs（低速）、12Mdbs（全速） 热拔插和即插即用 最多可同时连接127台设备 1999年发布USB2.0标准 1）最高传输速度达480Mdbs（高速），是USB1.1的40倍 2）向下兼容USU1.1 7.1.2 USB的设计目标及特点 设计准则： 1）易于扩充 2）协议灵活 3）支持音频/视频等实时数据的传输 4）提供价格低廉的标准接口 USB的特点： 1）速度快 2）设备安装和配置容易 3）易于扩展 4）使用灵活 5）可总线供电 6）成本低 7.1.3 USB的接口特性 1.USB的输出 . 差分驱动，支持半双工方式 . 电缆阻抗范围： 76.5 – 103.5Ω . 驱动器输出阻抗匹配电阻：28 – 44Ω . 所有USB设备的上游端口，按设备的最高速定义。 2.USB的接收 . 差分接收 7.1.4 USB信号的定义 包开始 数据线从闲置状态跳变到K态 包结束 SE0态保持2位的传输时间后之后， 保持1位传输时间的J态。 SE0态保持2位的传输时间后之后， 保持1位传输时间的J态。 断开 SE0 保持SE0态持续2.5us以上 SE0 保持SE0态持续2.5us以上 连接 闲置状态持续时间≥2ms 闲置状态持续时间≥2.5us 复位 D+和D-＜2.8v的持续时间 ≥ 10ms D+和D-＜0.3v的持续时间 ≥ 2.5us 7.1.5 数据的编码与解码 NRZI的编码方法不需独立的时钟信号和数据一起发送，电平跳变代表“0”，没有电平跳变代表“1”。在数据被编 码前，在数据流中每6个连续的“1”后插入1个“0”，从而强迫NRZI码发生变化，接收端必须去掉这个插入的“0”。 位填充和NRZI编码 如果接收端连续接收到7个逻辑“1”，则认为发生了位填充错误。 7.2 USB系统结构 7.2.1 USB总线的拓扑结构 . 阶梯式星型拓扑结构 USB的物理连接 USB的逻辑连接 . 管道：HOST软件与USB设备端口间的数据传输通道。 . 一个USB设备可有多个管道；设备的一个端口可建立一个输入管道和一个输出管道。 . 各管道之间相互独立。 7.2.2 USB主机 一个USB系统只有一个主机，主机的USB接口称为USB控制器。 USB控制器无论对主机还是USB设备，都必须具备如下的主要功能： 1. 帧产生 USB系统采用帧同步传输。 . 控制器将总线时间化分为帧，每帧持续时间：1ms . 每1ms都以SOF（Start –Of-Frame）令牌开始，标识新的一帧开始。在SOF之后，总 线处于工作状态，主机与USB设备开始传输数据，传输完成，进入帧结束间隔区（EOF）， 总线处于空闲状态。等待下一帧的开始。 . SOF以广播的方式，发到所有的全速设备，每隔1ms发送一次。 . 在帧结束间隔区（EOF）间内，所有的传输都被禁止或暂停。 . 高速微帧的持续时间为125us，每1ms内可产生8个微帧SOF令牌。 EOF间隔 SOF SOF SOF 帧N-1 帧 N 帧 N+1 1ms 1ms … 125us 2. 传输差错控制 . 超时错。目标端口没有反应。 . 协议错。位插入错（出现连续7个“1”），