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USB协议基础及S3C2410 USB控制器 浏览过1403次??????????作者:深圳远峰 一、USB1.1 概述USB 是 Universal Serial Bus 的简称。它是一种可以同时处理计算机与具有 USB 接口的多种外设之间通信的电缆总线。这些连接到计算机上的外设共同分享 USB 的带宽。USB 的分时处理机制真正在硬件的意义上实现了计算机外设的即插即用。 如果留心一下当前市场上的计算机外设，大家会发现采用 USB 设备的产品正在逐渐增加。键盘、鼠标、MODEM、游戏杆、音箱、扫描仪等，以前插在串行、并行等外部扩展接口上的部件，甚至一些以前要连接到计算机内部扩展槽上的设备，都开始以 USB 接口的接口出现，USB 设备的发展势头正如日中天。 本章将从技术的角度来探讨一下 USB，有关它的部分请参阅 USB1.1 SPEC（） 的相关文章。一个基于计算机的 USB 系统可以在系统层次上被分为三个部分：即 USB 主机（USB Host）、USB 器件（USB Device）和 USB 的连接。所谓 USB 连接实际上是指一种 USB 器件和 USB 主机进行通信的方法。它包括： （1） 总线的拓扑（由一点分出多点的网络形式）：即外设和主机连接的模式。（2） 各层之间的关系：即组成 USB 系统的各个部分在完成一个特定的 USB 任务时，各自之间的分工与合作。（3） 数据流动的模式：即 USB 总线的数据传输方式。（4） USB 的“分时复用”：因为 USB 提供的是一种共享连接方式，因而为了进行资料的同步传输，致使 USB 对资料的传输和处理必须采用分时处理的机。USB 的总线拓扑如图9-1所示，在 USB 的树形拓扑中，USB 集线器（HUB）处于节点（Node）的中心位置。而每一个功能部件都和 USB 主机形成唯一的点对点连接，USB 的 HUB 为 USB 的功能部件连接到主机提供了扩展的接口。利用这种树形拓扑，USB 总线支持最多 127 个 USB 外设同时连接到主计算机系统。 图9-1 USB 的总线拓扑示意图 一个 USB 系统仅可以有一个主机，而为 USB 器件连接主机系统提供主机接口的部件被称为 USB 主机控制器。 USB 主机控制器是一个由硬件、软件和固件( Firmware )组成的复合体。一块具有 USB 接口的主板通常集成了一个称为 ROOT HUB (根集线器)的部件，它为主机提供一到多个可以连接其它 USB 外设的 USB 扩展接口，我们通常在主板上见到的 USB 接口都是由ROOT HUB提供的。USB器件可以分为两种:即USB HUB和USB功能器件(Function Device)。作为USB总线的扩展部件，USB HUB(图9-2)必须满足以下特征: 1) 为自己和其它外设的连接提供可扩展的下行和上行(Downstream and Upstream)埠。2) 支持 USB 总线的电源管理机制。3) 支持总线传输失败的检测和恢复。4) 可以自动检测下行埠外设的连接和摘除，并向主机报告。5) 支持低速外设和高速外设的同时连接。从以上要求出发，USB HUB 在硬件上由两部分组成：HUB 应答器( HUB Repeater )和 HUB控制器( HUB Controller )。 HUB 应答器响应主机对 USB 外设的设置，以及对连接到它下行端口的 USB 功能部件的连接和摘除( Attached and Detached )的检测、分类，并将其端口信息传送给主机，它也负责如“总线传输失败检测”这样的错误处理；而 HUB 控制器则提供主机到 HUB 之间数据传输的物理机制。如同我们所熟知的大多数计算机外设一样， USB HUB 也有一个用来向主机表明自己身份的“BIOS”系统。这块位于 USB HUB 上的 ROM，通过USB 特征字使主机可以配置这个 USB HUB，并监控它的每一个埠。USB功能器件即可以为主机系统提供某种功能的 USB 器件，如一个 USB ISDN 的调制解调器、或是一只 USB 接口的数字摄像机、 USB 的键盘或鼠标等。 图9-3 一个典型的 USB 功能器件结构框图 USB 的功能器件作为 USB 外设(USB Function)，它必须保持和 USB 协议的完全兼容，并可以响应标准的 USB 操作。同样，用于表明自己身份的“BIOS”系统对于 USB 外设也是必不可少的，这在 USB 外设上被称为协议层。在物理机制上，一个 USB 外设可以由四部分构成(见图9-3):1) 用于实现和USB协议兼容的SIE部分。2) 用于内存件特征字、存储实现外设特殊功能程序及厂家信息的协议