USB系統結構

USB系統結構

1.USB系統拓撲結構

這個是USB系統的拓撲圖，4個部分構成：USB主機控制器，根集線器，集線器，裝置。其中Root Hub與USB主機控制器是綁定在一起的。

 

 

Node代表USB裝置，廣義上講hub也是一種USB裝置。一根USB匯流排最多可掛127個裝置。

常見的USB主控制器：

OHCI(open host controller interface)：主要是非PC系統上的USB晶片，嵌入式系統常用的控制器。USB1.1

UHCI(open host controller interface)：大多是intel和VIA主板上的USB控制器晶片。USB1.1

EHCI(enhanced host controller interface)：由intel等幾個廠商研發，相容OHCI\UHCI,遵循USB2.0規範。

 

2.USB實現架構：

 

3.USB裝置的構成包括了配置，介面和端點

 

1.         裝置通常具有一個或者更多個配置

2.         配置經常具有一個或者更多個介面

3.         介面通常具有一個或者更多個設定

4.         介面沒有或者具有一個以上的端點

配置由介面組成，每個裝置都有不同層級的配置資訊；

介面由多個端點組成，代表一個基本的功能；

端點是USB裝置中的唯一可定址部分，可以理解為USB裝置或主機上的一個資料緩衝區。

配置和設定的理解：一個手機可以有多重配置，比如可以作為電話，可以接在PC上當成一個隨身碟，這兩種情況就屬於不同的配置。再來看設定，一個手機作為電話已經確定了，但是通話情境(室外模式，多方通話等等)可以改變，每種情境就可以算一個設定。

 

例如：一個USB播放器帶有音頻，視頻功能，還有旋鈕和按鈕。

配置1：音頻(介面) + 旋鈕(介面)

配置2：音頻(介面) + 視頻(介面) + 旋鈕(介面)

配置3：視頻(介面) + 旋鈕(介面)

每一個介面均需要一個驅動程式。

每個USB裝置有一個唯一的地址，這個地址是在裝置連上主機時，由主機分配的，而裝置中的每個端點在裝置內部有唯一的端點號，這個端點號是在設計裝置時給定的。每個端點都是一個簡單的連接點，是單向的。

端點0是一個特殊的端點，用於裝置枚舉和對裝置進行一些基本的控制功能。除了端點0，其餘的端點在裝置配置之前不能與主機通訊，只有向主機報告這些端點的特性並被確認後才能被啟用。

例如：

USB匯流排，類似於高速公路；

收發的資料，類似於汽車；

USB端點，類似於高速公路收費站的入口或出口。

 

4.USB描述符

當USB裝置插入到主機系統中，主機系統會自動檢測USB裝置的相關資訊，就是通過USB描述符來實現的。

標準的USB裝置有五種USB描述符：

裝置描述符

配置描述符

介面描述符

端點描述符

字串描述符

一個裝置只有一個裝置描述符，而一個裝置描述符可以包含多個配置描述符，而一個配置描述符可以包含多個介面描述符，一個介面使用了幾個端點，就有幾個端點描述符。

 

管道是USB裝置的端點和主機端緩衝的串連通道，主機和USB裝置通過管道來進行通訊。

 

5.四種傳輸類型

端點有4中不同的類型：控制，批量，等時，中斷。

對應USB的4種不同的傳輸類型：

1.         控制傳輸：適用於小量的，對傳輸時間和速率沒有要求的裝置。如USB裝置配置資訊。

2.         批量傳輸：適用於類似印表機，掃描器等傳輸量大，但對傳輸時間和速度無要求的裝置。

3.         等時傳輸：適用於大量的，速率恒定，具有周期性的資料，對即時性有要求的，比如音視頻。

4.         中斷傳輸：適用於非大量，但具有周期性的資料，比如滑鼠鍵盤。當USB宿主要求裝置傳輸資料時，中斷端點會以一個固定的數率傳輸資料。滑鼠，鍵盤以及遊戲手柄等。此種中斷和經常說的硬體中斷是不同的，此種中斷會以固定的時間間隔來查詢USB裝置。

 

三種事務(transaction)類型

一次傳輸由一個或多個事務構成。

1.       IN transaction

IN事務為host輸入服務，當host需要從裝置獲得資料的時候，就需要IN事務。

2.       OUT transaction

OUT事務為host輸出服務，當host需要輸出資料到裝置的時候，就需要OUT事務。

3.       SETUP transaction

SETUP事務為host控制服務，當host希望傳輸一些USB規範的預設操作的時候就需要使用setup事務。

 

四種包(package)類型

一個事務由一個或多個包構成，包可分為令牌包(setup)，資料包(data)，握手包(ACK)和特殊包。

 

域

一個包由多個域構成，域可分為同步域(SYNC)，標識域(PID)，地址域(ADDR)，端點域(ENDP)，幀號域(FRAM)，資料域(DATA)，校正域(CRC)。

 

抓包：

 

參考網址：http://blog.csdn.net/woshixingaaa/article/details/6362603