USB 2.0 总线协议

USB 2.0总线协议是一种高效、灵活的串行总线协议，已经成为计算机领域中广泛应用的接口标准之一。

USB 2.0 总线协议

• USB连接拓扑结构
  • USB Host 控制器 (一个至多个)
    • 挂在在PCI总线上的PCI设备 有对应USB 协议1.0和2.0两种驱动程序
    • 从用户视角，可认为 每个设备与USB Host控制器直接相连
    • USB Root Hub (对应于USB Host 控制器)
      • 子(Sub) Hub
        • 子(Sub) Hub
          • ......
        • USB复合设备 (视为一个USB设备)
          • 自带Hub
            • ......
        • USB设备简单设备
        • ......
      • USB简单设备
      • USB复合设备 (视为一个USB设备)
        • 自带Hub
          • ......
      • ......
      • 按此逻辑，每个 USB Host 控制器 / 根 Root Hub 之下 可以直接或间接连接 127个设备
• USB简介
  • 定义
    • (Universal Serial Bus)
    • 支持即插即用的新型串行接口
  • 优点
    • 较高的传输速率(4Mb/s - 12Mb/s)
    • 能给外围设备提供硬件支持
    • 支持热插拔
    • “级联”方式连接
    • 简化小型组网
• USB 传输模式
  • 批量传输 ( Bulk Transaction )
    • 传输大块数据
    • 令牌(Token): IN, OUT
    • Bulk 管道
    • 需要握手(可靠性)
  • 控制传输( Control Transaction )
    • 控制信息传输
    • 令牌(Token): SETUP
    • 控制管道
    • 需要握手(可靠性)
  • 中断传输( Interrupt Transaction )
    • 小批量数据传输，用于通知Host某事件的来临
    • 令牌(Token): IN, OUT
    • 需要握手(可靠性)
  • 同步传输 ( Isochronous Transaction)
    • 保证数据传输同步性，允许一定的误码率
    • 令牌(Token): IN, OUT
    • 不需握手(实时性)
• USB通信
  • 设计简单
    • 不同于早期串口并口的 Host - Device 连接模式
    • 所有请求必须是 Host 向 Device 发起
  • 数据传输 层层封装
    • 功能通信层 (Function Layer)
      • 客户端软件
      • USB通信功能(物理层)
    • USB设备层 (USB Logical Device Layer)
      • USB设备驱动程序
      • USB逻辑设备((物理层))
    • 底层USB总线层 (USB Bus Interface Layer)
      • USB Host 控制器
      • USB 总线接口(物理层)
  • 对于每个USB设备
    • 有一个至多个接口 (Interface)
      • （每个接口）有多个端点 (Endpoints)
        • 每个端点通过 管道 (Pipes) 与 USB Host 控制器 连接