USB2.0协议知识详解.ppt

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1、USB2.0协议详解1序USB发展历史传统的串口、并口通讯方式逐渐不能满足现有系统或者设备的数据传输速率需求。以Intel为首的七家公司于1994年推出了USB(UniversalSerialBus，通用串行总线协议)概念，并在随后的几年内不断的对USB协议进行改进，成功推行USB1.1；2004年底，正式推出了USB2.0协议。接口与USB1.1兼容；2007秋季，正式推出了USB3.0协议。2序USB1.1与USB2.0之间的差别3USB2.0协议USB体系简介USB数据流模型USB物理规范USB电气规范USB协议层规

2、范USB设备架构；USB主机：硬件和软件USBHUB规范4USB体系简介USB是一种支持热插拔的高速串行传输总线，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，USB2.0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（USB1.1）或者低速（USB1.0）设备连接到高速（USB2.0）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

3、以及USB功能设备。5USB体系简介USB体系包括“主机”、“设备”以及“物理连接”三个部分。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USBHUB，最多支持127个设备；物理连接即指的是USB的传输线。在USB2.0系统中，要求使用屏蔽的双绞线。USB体系采用分层的星型拓扑来连接所有USB设备6USB体系简介以HOST-ROOTHUB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

4、5个USBHUB级联。一个复合设备（CompoundDevice）将同时占据两层或更多的层。ROOTHUB是一个特殊的USBHUB，它集成在主机控制器里，不占用地址。“复合设备（CompoundDevice）”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USBHUB组合而成的设备，比如带录音话筒的USB摄像头等。一个USBHOST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USBHOST最多可以同时支持127个地址，如果一个设备只占用一个

5、地址，那么可最多支持127个USB设备（含USBHUB）。7USB体系简介8USB体系简介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

6、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。端点（Endpoint）：是USB设备中的可以进行数据收发的最小单元，支持单向或者双向的数据传输。设备支持端点的数量是有限制的，除默认端点外低速设备最多支持2组端点（2个输入，2个输出），高速和全速设备最多支持15组端点。910包包的基本格式包结尾字段(EOP)CRC字段数据字段PID字段同步字段(SYNC)USB体系简介11令牌(token)包CRC5ENDPADDRP

7、IDSYNC5位4位7位8位8位PIDUSB体系简介12数据包CRC16DATAPIDSYNC16位0~1023字节8位8位/32位PIDSYNC8位8位/32位SYNC:Low/Fullspeed为8位；Hi-speed为32位；PID握手包PIDUSB体系简介USB体系简介管道（Pipe）管道是主机和设备端点之间数据传输的模型，共有两种类型的管道；无格式的流管道（StreamPipe）有格式的信息管道MessagePipe）。任何USB设备一旦上电就存在一个信息管道，即默认的控制管道，USB主机通过该管道来获取设备的描

8、述、配置、状态，并对设备进行配置。USB设备连接到HOST时，HOST必须通过默认的控制管道对其进行枚举，完成获得其设备描述、进行地址分配、获得其配置描述、进行配置等操作方可正常使用。USB设备的即插即用特性即依赖于此。13USB体系简介USB体系四种传输类型的控制传输：主要用于在设备连接时对设备进行枚