《USB总线结构》PPT课件

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1、USB总线USB的英文全称为UniversalSerialBus，中文含义是通用串行总线。它是一种快速的双向的、同步传输的、廉价的并可以进行热拔插的串行接口。USB接口使用方便，可以连接多个不同的设备，而过去的串口和并口只能接一个设备。速度快是USB技术的突出特点之一，全速USB接口的最高传输率可达12Mb／s，比串口快了整整100倍，而执行USB2.0标准高速USB接口速率更是达到7480Mb／s，这使得高分辨率、真彩色的大容量图像的实时传送成为可能。USB接口支持多个不同设备的串列连接，一个US

2、B接口理论上可以连接127个USB设备。连接方式也十分灵活，既可以使用串行连接，也可以使用集线器(Hub)把多个设备连接在一起，再同Pc机的USB接口相接。普通的使用串口、并口的设备都需要单独的供电系统，而USB设备则不需要。正是由于USB的这些特点．使其获得了广泛的应用。USB总线Intel公司开发的通用串行总线架构(usB)的目的主要基于以下3方面考虑：计算机与电话之间的连接：显然用计算机来进行计算机通信将是下一代计算机基本的应用。易用性：众所周知，PC机的改装是极不灵活的。以终端用户的眼光来看

3、，Pc机的输入／输出(如中行／并行端口、键盘、鼠标、操纵杆接口等)均还没有达到即插即用的特性，usB正是在这种情况下问世的。端口扩充：外围设备的添加总是被相当有限的端口数目限制着。usB可以满足Pc机发展的现在和未来的需要。USB总线设备规范usB1.1规范介绍了usB的总线特点、协议内容、事务种类、总线管理、接口编程的设计，以及建立系统制造外围设备所需的标准。设计usB的目标就是使不同厂家所生产的设备可以在一个开放的体系下广泛的使用。该规范改进了使携商务或家用电脑的现有体系结构，进而为系统生产商和

4、外设开发商提供了足够的空间来创造多功能的产品和开发广阔的市场，并不必由于使用陈旧的接口，而害伯失去兼容性。USB总线设备规范USB总线通信模型一个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控制器。USB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RootHub的部件，它为主机提供一到多个可以连接其他USB外设的USB扩展接口。USB器件可以分为两种，即USBHub和USB功能器件(Function

5、Device)。USB的功能器件作为USB外设，它必须保持和usB协议的完全兼容，并可以回应标准的USB操作。USB总线通信模型USB主机与USB设备的通信过程如下：当用户在应用程序中发出一个通信指令(比如在用户界面的对话框中单击发送数据按钮)，该指令经应用程序传送到USB设备功能驱动程序．在总线转上换成USB比特的数据流，通过USB电缆传送到USB设备，USB设备上的专门芯片接收并处理该指令，然后再将处理后的状态和结果回送给USB主机。USB固件就是固化在USB设备中处理USB主机的各种命令和发送

6、相应应答的程序。USB总线枚举过程USB总线采用总线枚举的方法来标记和管理外设所处的状态，当一台USB外设初次连接到USB系统中后，通过下面8个步骤来完成它的初始化；①USB外设所连接的Hub检测到所连接的USB外设并自动通知主机，以及它的端口状态的变化，这时外设还处于禁止(Disabled)状态，②主机通过对HuB的查询以确认外设的连接；③现在，主机已经知道有一台新的USB外设连接到了USB系统中，然后激活这个Hub的端口，并向Hub发送一个复位该端口的命令；④Hub将复位信号保持10ms，为连接

7、到该端口的外设提供100mA的总线电流，达时该外设处于Powered状态，它的所有寄存器被消空并指向默认的地址；USB总线枚举过程⑤在外没分配到惟一的USB地址以前，其默认信道均使用主机的默认地址。然后主机通过读取外设协议层的特征字来了解该外设的默认信通所使用的实际的最大数据有效裁荷宽度(即外设在特征字中所定义的在DATA0数据包中数据字段的长度)。⑥主机分配一个惟一的USB地址给该外设，并使它处于Addressed状态；⑦主机开始使用EndPoint0信道读取外设ROM中所存储的器件配置特征字，这

8、可能会花去几帧的时间；⑧基于器件配置持征字：主机为该外设指定一个配置值，这时，外设即处于配置状态了，它所有的端点(Endpoint)这时也处于配置值所描述的状态。从外设的角度来看，这时该外设己处于准备使用的状态。USB总线要点在一台外设能被使用之前，它必须被配置。“配置”即主机根据外设的配置特征字来定义器件的配置寄存器，以便规定外设的所有Endpoint的工作环境。当一台USB外设配置好以后，即会进入到挂起(suspend)状态，直到它开始被使用。必须指出的是，一台U