第八章 USB2.0协议中文版.pdf

USB 2.0 规范 USB 体系简介 USB 是一种支持热插拔的高速串行传输总线，它使用差分信号来传输数据，最高速度 可达 480Mb/S。USB 支持 “总线供电”和 “自供电”两种供电模式。在总线供电模式下， 设备最多可以获得500mA 的电流。USB2.0 被设计成为向下兼容的模式，当有全速（USB 1.1） 或者低速 （USB 1.0）设备连接到高速 （USB 2.0 ）主机时，主机可以通过分离传输来支持它 们。一条USB 总线上，可达到的最高传输速度等级由该总线上最慢的“设备”决定，该设 备包括主机、HUB 以及USB 功能设备。 USB 体系包括“主机”、“设备”以及“物理连接”三个部分。其中主机是一个提供 USB 接口及接口管理能力的硬件、软件及固件的复合体，可以是PC，也可以是OTG 设备。一个 USB 系统中仅有一个USB 主机；设备包括USB 功能设备和USB HUB ，最多支持 127 个设 备；物理连接即指的是USB 的传输线。在USB 2.0 系统中，要求使用屏蔽的双绞线。 一个USB HOST 最多可以同时支持 128 个地址，地址 0 作为默认地址，只在设备枚举期间临时使 用，而不能被分配给任何一个设备，因此一个USB HOST 最多可以同时支持 127 个地址，如果一个设 备只占用一个地址，那么可最多支持 127 个USB 设备。在实际的USB 体系中，如果要连接 127 个USB 设备，必须要使用 USB HUB，而 USB HUB 也是需要占用地址的，所以实际可支持的 USB 功能设备 的数量将小于127。 USB 体系采用分层的星型拓扑来连接所有USB 设备，如下图所示： 以 HOST-ROOT HUB 为起点，最多支持 7 层 （Tier ），也就是说任何一个 USB 系统中最多可以允许 5 个USB HUB 级联。一个复 合设备（Compound Device ） 将同时占据两层或更多的 层。 ROOT HUB 是一个特殊的 USB HUB，它集成在主机控制器里，不占用地址。ROOT HUB 不但 实现了普通USB HUB 的功能，还包括其他一些功能，具体在增强型主机控制器的庂范中有详细的介 绍。 “复合设备（Compound Device）”可以占用多个地址。所谓复合设备其实就是把多个功能设备 通过内置的USB HUB 组合而成的设备，比如带录音话筒的 USB 摄像头等。 USB 采用轮询的广播机制传输数据，所有的传输都由主机发起，任何时刻整个USB 体 系内仅允许一个数据包的传输，即不同物理传输线上看到的数据包都是同一被广播的数据 包。 USB 采用 “令牌包”- “数据包”- “握手包”的传输机制，在令牌包中指定数据包去向 或者来源的设备地址和端点（Endpoint ），从而保证了只有一个设备对被广播的数据包/令牌 包作出响应。握手包表示了传输的成功与否。 数据包：USB 总线上数据传输的最小单位，包括 SYNC、数据及 EOP 三个部分。其中数据的格 式针对不同的包有不同的格式。但都以8 位的PID 开始。PID 指定了数据包的类型 （共16 种）。令牌 包即指PID 为IN/OUT/SETUP 的包。