usb通用串行总线

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1、.第7章USB通用串行总线7.1概述7.1.1USB发展过程通用串行总线USB（UniversalSerialBus）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USU1.17.1.2USB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

2、/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7.1.3USB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7.1.4USB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，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。保持1位传输时间的J态。断开S

3、E0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≥10msD+和D-＜0.3v的持续时间≥2.5us7.1.5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。...7.2USB系统结构7

4、.2.1USB总线的拓扑结构.阶梯式星型拓扑结构HDDDDDHOST层1层2层3层4USB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。7.2.2USB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

5、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...SOFSOFSOF帧N-1帧N帧N+11ms1ms…125us2.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”），无效握手包，错误的包标志等。.数据丢失错或无效

6、传输错。传输时间超过EOF（1ms）、CRC校验等对于批传输、命令传输和中断传输，上述各类型的错误出现3次后，终止传输。同步传输则不受此限制。3.状态处理控制器负责管理和报告USB系统的各种状态，状态处理器负责对状态信息做处理，使主机控制器与设备之间的状态保持一致。4.串行化与反串行化.输出数据。主机控制器将协议信息与原始数据信息转换为串行数据流。.输入数据。主机控制器将串行数据流还原为协议信息与原始数据信息。.串行接口引擎（STE）负责传输过程中的串行化与反串行化工作。5.数据处理.主机控制器负责处理主机输入/输出数据的请求。.数据传输的格式取决于系统的具

7、体实现，并符合USB协议的要求。站在用户的角度，主机控制器具有的功能：.检测USB设备的插入和拔出。.管理主机与设备的数据流。....对设备进行必要的控制。.收集/处理各种状态信息。.给设备供电。7.2.3USB设备USB设备分为两类：USB集线器（HUB）、USB设备1.USB集线器.上游端口.下游端口.USB集线器由控制器和中继器组成。.控制器负责与主机接口，接收主机发来的命令和数据。.中继器负责上游端口与下游端口之间的联接状态。可由硬件产生复位、休眠和恢复信号。2.USB功能设备.具备某一特定应用功能的设备，通过USB接口连接USB主机并收/发数据和控

8、制信息。.每一设备都必须由自己的配置信息（对设备功能