USB接口实验指南.doc

USB串行接口简介:全速USB是一个传输速率可达12Mbps的通用串行总线接口,目前应用已十分广泛,具有既插即用的功能,可以由不同的外围设备共享这个串行接口总线。在USB总线上必须有一个主控制机,掌握所有的主控权,负责对各个外围设备发出各种命令,其它设备为从设备。USB是以令牌为主的通信协议,通过集线器连接在USB上,主机在总线上发布一种令牌,符合这个令牌地址的设备会作出相应的操作。USB以树型结构最多可连接127个设备,一个设备内部最多包含16个端点,每个端点有自己的缓冲区。USB的传输最终落实在主机到端点的传输。USB物理拓扑结构:USB物理拓扑结构图USB管线与端点的概念连接到每一个设备的小管线,一个系统最多有127个设备PC主机大USB管线连接到每个端点的微管线,一个设备最多有16个端点,端点零是控制端点。USB系统的通信模型主机物理设备应用客户软件USB逻辑设备USB系统软件USB总线接口USB主机控制器图4—1USB主机/设备的简单模型USB硬件USB主控制器USB集线器USB设备通用性USB软件USB设备驱动程序USB驱动程序USB控制器驱动程序电气特性: USB的电缆USB传送信号和电源是通过一种四线的电缆,下图中的D+和D-这两根线是用于发送信号。存在两种数据传输率:·USB的高速信号的比特率定为12Mbps;·;电缆中还包括VBUS、GND二条线,向设备提供电源。VBUS使用+5V电源。USB对电缆长度的要求很宽,最长可为几米。为了保证足够的输入电压和终端阻抗。重要的终端设备应位于电缆的尾部。在每个端口都可检测终端是否连接或分离,并区分出高速,或低速设备。信号传输a数据编码USB串行数据是用NRZI进行编码的,编码过程是在USB数据线进行传输之前进行的。差分驱动器电缆差分驱动器NRZI编码D+NRZI编码D-b信息包格式所有的USB数据都是使用信息包(packet)来传送,信息包是使用定义格式的区块信息,信息包内包含字段,每一个字段包含特定信息,信息包的字段类型包括:1、SYNC同步字段8位2、PID信息包标识符号,8位,0~3用来识别类型,4~7是这些位的1的补码,用来检查错误。PID有16种类型。PID的类型:令牌out0001in1001sof0101setup1101b数据data00011bdata11011bdata20111bMdata1111b联络ACK0010bNAK1010bSTALL1110bNYET0110b特殊PRE1100bERR1100bSPLIT1000bPING0100b保留0000b3、地址地址字段有7位,用来识别主机与之通信的设备的地址4、端点端点字段4位,用来识别设备中的端点号码。5、贞号码贞号码有11位,用来识别特定的贞6、数据数据字段有0~1024个字节的大小,视传输类型、事物中的数据量而定CRC以下是组成执行USB通信协议所须的各种信息封包类型令牌信息包8位8位7位4位5位SYNCPIDADDRENDPCRCS数据信息包8位8位0~1023位16位SYNCPIDDATACRC16联络信息包8位8位SYNCPIDUSB传输USB的传输包含一个或多个事物,每一个事物可以有三个部分组成,这三个部分依序分别是令牌、数据、联络,每一个部分包含一个或两个信息包,每一个信息包是以信息包标识符(PACKETID,PID)开头,用来作为识别之用,依据事物种类的不同,PID后面可能接着地址、数据、状态信息,或是一个帧号码,以及错误校验位。每一个传输………..事物事物事物事物数据联络令牌联络数据令牌………….传输类型:a、控制型传输:设定阶段数据阶段(可选)状态阶段*控制传输属双向传输,用来支持主机与设备之间的配置,命令、或状态的通信,控制传输的端点必需是零端点。USB的初始配置都是在零端点进行的。b、中断型传输:属于单项传输并仅从设备到主机。c、批量传输:属于单项或双向传输。d、实时性传输:可以是单项或双向。USB的标准设备请求:在USB接口中,主机有绝对的主控权,设备只能听命行事,主机对设备的命令体现在主机是一条语句,但在通信中打成信息包后有一定的格式,而对设备的几种“标准请求”是体现在“数据信息包”的“数据字段”,即“DATA0”封包的数据字段。DATA0封包的数据字段定义位移量字段值大小(byte)叙述0BmRequesType1D7数据方向D6..D5类型D4..D0接收端0=主机至设备0=标准请求0=设备1=特定类请求1=接口1=设备至主机2=厂商请求2=端点3=保留3=其它1Brequest1特定要求:2Wvalue2主机传送信息给设备4Windex2一般用来传送索引值或位移6Wlength2如控制型传输需数据阶段,数据阶段的字节数量