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USB概述USB為目前廣泛被使用的一種串行通訊協(xié)議，它包含USB1.0 USB1.1 USB2.0 USB3.0，其中USB1.0USB1.1支持低速模式（1.5Mb/S）與全速模式(12Mb/s)，USB2.0還支持高速模式（480Mb/s）,USB3.0在做到兼容前面的同時(shí)，自己的速度提升到高達(dá)5Gbps全雙工...
USB是一種主從通信模式，通信過程由主機(jī)（host）發(fā)起，從機(jī)（device）只能被動的負(fù)責(zé)應(yīng)答，通信只能在主機(jī)與從機(jī)之間進(jìn)行...
為了突破主從通信模式對通信的限制，出現(xiàn)了USBOTG，USB設(shè)備可以靈活的工作在主機(jī)或者從機(jī)這兩種狀態(tài)下，這樣設(shè)備與設(shè)備之間通過模式切換就可以進(jìn)行工作，大大提高了USB的使用范圍
USB的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
主機(jī)可以有 一個(gè)或者多個(gè)USB主控制器（host controller）和根集線器（roothub）,主控制器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理，而集線器一個(gè)接口與通路為主機(jī)與設(shè)備，一個(gè)主控制器可以通過集線器為USB設(shè)備提供多個(gè)USB接口，但是這些接口總的帶寬是不變的，在集線器的作用下，集線器可以形成多層嵌套，但是有一定的限制，在USB1.1中，HUB的層數(shù)最多只能為4層，USB2.0規(guī)定做多為6層，一個(gè)USB控制器理論上通過集線器擴(kuò)展接口后，最多可以掛接127個(gè)設(shè)備，因?yàn)閁SB協(xié)議規(guī)定每一個(gè)USB設(shè)備具有一個(gè)7bit的地址
USB的電氣特性
USB接口使用的是差分電平傳輸，在低速與全速模式下，使用的電壓傳輸，在高速模式下，使用的是電流傳輸；
標(biāo)準(zhǔn)的USB連接線使用的是4芯電纜，其中包括Vbus D- D+ GND（在USB OTG中連接線為5條，多了一天身份識別線ID）
USB在傳輸過程使用的是NRZI編碼方式，
USB協(xié)議規(guī)定，設(shè)備在未配置之前，從Vbus上獲取的電流最多是100mA,在配置之后，最多可以從Vbus上獲取的電流為500mA,,Vbus的電壓為5V，
USB的插入檢測機(jī)制
在USB集線器引出的各個(gè)子USB物理接口上，D+D-分別接了一個(gè)15K的下拉電阻到地，因此在沒有設(shè)備插入的情下，D+ D-呈現(xiàn)低電平，而在USB的設(shè)備端，D+或D-接了一個(gè)1.5K的上拉電阻到3.3V的電源（具體接在D+還是D-上，由具體的設(shè)備決定）--->速度快的，上拉電阻接正的，速度慢的，上拉電阻接負(fù)的；
當(dāng)設(shè)備插入到集線器上的接口時(shí)，集線器下的相應(yīng)端口的V+或V-，就會出現(xiàn)電平變化，由串聯(lián)公式可以知道這時(shí)V+或V-上的電壓大概為3V，一個(gè)高電平信號給了集線器，集線器在將這個(gè)狀態(tài)上報(bào)給控制器，這樣就檢測到了設(shè)備的插入，
如果是USB的高速設(shè)備在插入到集線器上時(shí)，先被識別成全速設(shè)備，通過集線器與設(shè)備的雙方確定后，再轉(zhuǎn)到高速模式，由于高速模式下，為電流傳輸，所以這時(shí)D+上的上拉電阻需要斷開。
USB的各描述符之間的關(guān)系
USB1.1中，USB協(xié)議包含的描述符有設(shè)備描述符、配置描述符、接口描述符、端點(diǎn)描述符、
USB2.0中，新增加了device qualifierDescriptor and Other Speed Configure Descriptor;
一個(gè)設(shè)備只能有一個(gè)設(shè)備描述符，該設(shè)備描述符決定有多少種配置，每一種配置都有一個(gè)配置描述符，在每個(gè)配置描述符里面又定義了有多少個(gè)接口，每一個(gè)接口有一個(gè)接口描述符，每一個(gè)接口描述符又定義了接口描述符中有多少個(gè)端點(diǎn)，每個(gè)端點(diǎn)又有一個(gè)端點(diǎn)描述符，端點(diǎn)描述符描述了該端點(diǎn)的大小以及類型等信息。
各描述符詳細(xì)的描述信息請大家參考具體USB開發(fā)指南。
USB設(shè)備有一個(gè)USB設(shè)備地址，USB主機(jī)通過該設(shè)備地址訪問USB設(shè)備，但是在USB設(shè)備內(nèi)，他包含很多個(gè)端點(diǎn)，所以僅有設(shè)備地址還不夠，還必須要有端點(diǎn)地址，有了這兩個(gè)地址后，USB主機(jī)就可以準(zhǔn)確地與USB設(shè)備的端點(diǎn)發(fā)送與接收數(shù)據(jù)了
USB設(shè)備的枚舉過程
USB設(shè)備在檢測到USB設(shè)備插入之后，就要對設(shè)備進(jìn)行枚舉，枚舉就是獲取設(shè)備的各種描述符信息，這樣主機(jī)方便加載合適的驅(qū)動程序；
在設(shè)備的枚舉過程中，使用的是控制傳輸以確保數(shù)據(jù)的正確性
USB包結(jié)構(gòu)以及傳輸過程
USB為串行傳輸，LSB在前，最后是MSB，
USB總線上的傳輸數(shù)據(jù)是以包為基本單位，一個(gè)包被分成很多個(gè)域，LSB與MSB是以域?yàn)閱挝粊韯澐值模?br />
不同的包有共同的特性，就是都以同步域開始，緊跟著一個(gè)包標(biāo)識符（PID），最終以包結(jié)束符（EOP）來結(jié)束一個(gè)包，其中的同步域的作用是通知USB串行接口數(shù)據(jù)即將開始傳輸，做好準(zhǔn)備，同步域還可以用來同步主機(jī)端與設(shè)備端的數(shù)據(jù)時(shí)鐘，因?yàn)橥接蚴且淮?開始，而0在總線上傳輸時(shí)經(jīng)過編碼為電平跳轉(zhuǎn)。
對于全速與低速設(shè)備，同步域使用的是00000001（二進(jìn)制數(shù)在總線上的發(fā)送順序），對于高速設(shè)備，同步域使用的是31個(gè)0，后面跟個(gè)1（這些要求針對的對象是主機(jī)）；
包結(jié)束符（EOP），對于全速、低俗與高速設(shè)備也是不一樣的，全、低速設(shè)備的EOP是一個(gè)大約2個(gè)數(shù)據(jù)寬度的單端0（SE0->即D+D-同時(shí)為低電平）信號，【對設(shè)備的復(fù)位就是將SE0狀態(tài)如果保持10mS、】，而對于全速設(shè)備EOP是使用故意的位填充錯誤來表示，同時(shí)通過CRC校驗(yàn)來判斷一個(gè)位填充錯誤是真的位填充錯誤還是EOP標(biāo)志（CRC校驗(yàn)正確就是EOP）;
包標(biāo)識符（PID）是用來標(biāo)識一個(gè)包的類型，一共8個(gè)位，使用其中的4個(gè)位來表示，另外4個(gè)位取反進(jìn)行校驗(yàn)用，
包的類型有4類：令牌包(PID1~0:01)、數(shù)據(jù)包(PID1~0:11)、握手包(PID1~0:10)、特殊包(PID1~0:00),
每一個(gè)類型的包中有可以子分為幾種不同功能的包：
令牌包：OUT(0001)、IN(1001)、SOF(0101)、SETUP(1101)
數(shù)據(jù)包：DATA0、DATA1、DATA2、MDATA(后兩種USB1.1不支持)
握手包：ACK、NAK、STALL、NYET（最后一種USB1.1不支持）
特殊包：PRE、ERR、SPLIT、PING（后三種USB1.1不支持）
因?yàn)閁SB為主從結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸由主機(jī)發(fā)起，設(shè)備只能被動的接聽數(shù)據(jù)(除了遠(yuǎn)程喚醒功能外【遠(yuǎn)程喚醒并不傳輸數(shù)據(jù)，只改變下總線狀態(tài)】),所以需要主機(jī)發(fā)送一個(gè)令牌來通知哪個(gè)設(shè)備進(jìn)行響應(yīng)，如何響應(yīng);
OUT：輸出令牌包用來通知設(shè)備將要輸出一個(gè)數(shù)據(jù)包
IN:輸入令牌包用來通知設(shè)備返回一個(gè)數(shù)據(jù)包
SETUP:建立令牌包只用在控制傳輸中，他跟輸出令牌包作用一樣，用來通知設(shè)備輸出一個(gè)數(shù)據(jù)包，兩者區(qū)別在SETUP包后只使用DATA0數(shù)據(jù)包，且只能發(fā)送設(shè)備的控制端點(diǎn)，并且設(shè)備必須要接受，而OUT包沒有這種限制。
SOF：幀起始包在每幀（或微幀）開始時(shí)發(fā)送，她以廣播的形式發(fā)送，所有USB高速與全速都可以接收到SOF包，USB全速設(shè)備每毫秒產(chǎn)生一個(gè)幀，而USB高速設(shè)備每125微秒產(chǎn)生一個(gè)微幀。在每次幀（微幀，每毫秒內(nèi)的8個(gè)微幀的幀號一致）開始時(shí)，通過SOF包發(fā)送幀號，USB主機(jī)則對當(dāng)前的幀號進(jìn)行計(jì)數(shù)，SOF令牌包之后是不跟數(shù)據(jù)傳輸，其他的都帶有數(shù)據(jù)傳輸
每一個(gè)令牌包最后都有一個(gè)CRC5的校驗(yàn)，他只校驗(yàn)PID之后的數(shù)據(jù)不包括PID本身
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