USB知识

转自:http://blog.csdn.net/newnewman80/article/details/6550341

USB的重要关键字:

1、端点：位于USB设备或主机上的一个数据缓冲区，用来存放和发送USB的各种数据，每一个端点都有惟一的确定地址，有不同的传输特性（如输入端点、输出端点、配置端点、批量传输端点）

 

2、帧：时间概念，在USB中，一帧就是1MS，它是一个独立的单元，包含了一系列总线动作，USB将1帧分为好几份，每一份中是一个USB的传输动作。

 

3、上行、下行：设备到主机为上行，主机到设备为下行

 

下面以一问一答的形式开始学习吧。

 

问题一：USB的传输线结构是如何的呢？

答案一：一条USB的传输线分别由地线、电源线、D+、D-四条线构成，D+和D-是差分输入线，它使用的是3.3V的电压（注意哦，与CMOS的5V电平不同），而电源线和地线可向设备提供5V电压，最大电流为500MA（可以在编程中设置的，至于硬件的实现机制，就不要管它了）。

 

问题二：数据是如何在USB传输线里面传送的

答案二：数据在USB线里传送是由低位到高位发送的。

 

问题三：USB的编码方案？

答案三：USB采用不归零取反来传输数据，当传输线上的差分数据输入0时就取反，输入1时就保持原值，为了确保信号发送的准确性，当在USB总线上发送一个包时，传输设备就要进行位插入***作（即在数据流中每连续6个1后就插入一个0），从而强迫NRZI码发生变化。这个了解就行了，这些是由专门硬件处理的。

问题四：USB的数据格式是怎么样的呢？

答案四：和其他的一样，USB数据是由二进制数字串构成的，首先数字串构成域（有七种），域再构成包，包再构成事务（IN、OUT、SETUP），事务最后构成传输（中断传输、并行传输、批量传输和控制传输）。下面简单介绍一下域、包、事务、传输，请注意他们之间的关系。

（一）域：是USB数据最小的单位，由若干位组成（至于是多少位由具体的域决定），域可分为七个类型：

1、同步域（SYNC），八位，值固定为0000 0001，用于本地时钟与输入同步

2、标识域（PID），由四位标识符+四位标识符反码构成，表明包的类型和格式，这是一个很重要的部分，这里可以计算出，USB的标识码有16种，具体分类请看问题五。

3、地址域（ADDR）：七位地址，代表了设备在主机上的地址，地址000 0000被命名为零地址，是任何一个设备第一次连接到主机时，在被主机配置、枚举前的默认地址，由此可以知道为什么一个USB主机只能接127个设备的原因。

4、端点域（ENDP），四位，由此可知一个USB设备有的端点数量最大为16个。

5、帧号域（FRAM），11位，每一个帧都有一个特定的帧号，帧号域最大容量0x800，对于同步传输有重要意义（同步传输为四种传输类型之一，请看下面）。

6、数据域（DATA）：长度为0~1023字节，在不同的传输类型中，数据域的长度各不相同，但必须为整数个字节的长度

7、校验域（CRC）：对令牌包和数据包（对于包的分类请看下面）中非PID域进行校验的一种方法，CRC校验在通讯中应用很泛，是一种很好的校验方法，至于具体的校验方法这里就不多说，请查阅相关资料，只须注意CRC码的除法是模2运算，不同于10进制中的除法。

 

（二）包：由域构成的包有四种类型，分别是令牌包、数据包、握手包和特殊包，前面三种是重要的包，不同的包的域结构不同，介绍如下

 

1、令牌包：可分为输入包、输出包、设置包和帧起始包（注意这里的输入包是用于设置输入命令的，输出包是用来设置输出命令的，而不是放据数的）

其中输入包、输出包和设置包的格式都是一样的：

SYNC+PID+ADDR+ENDP+CRC5（五位的校验码）  

（上面的缩写解释请看上面域的介绍，PID码的具体定义请看问题五）

帧起始包的格式：

SYNC+PID+11位FRAM+CRC5（五位的校验码）

 

2、数据包：分为DATA0包和DATA1包，当USB发送数据的时候，当一次发送的数据长度大于相应端点的容量时，就需要把数据包分为好几个包，分批发送，DATA0包和DATA1包交替发送，即如果第一个数据包是DATA0，那第二个数据包就DATA1。但也有例外情况，在同步传输中（四类传输类型中之一），所有的数据包都是为DATA0，格式如下：

SYNC+PID+0~1023字节+CRC16

 

3、握手包：结构最为简单的包，格式如下

SYNC+PID

 

（注上面每种包都有不同类型的，USB1.1共定义了十种包，具体请见问题五）

 

（三）事务：分别有IN事务、OUT事务和SETUP事务三大事务，每一种事务都由令牌包、数据包、握手包三个阶段构成，这里用阶段的意思是因为这些包的发送是有一定的时间先后顺序的，事务的三个阶段如下：

1、令牌包阶段：启动一个输入、输出或设置的事务

2、数据包阶段：按输入、输出发送相应的数据

3、握手包阶段：返回数据接收情况，在同步传输的IN和OUT事务中没有这个阶段，这是比较特殊的。

事务的三种类型如下（以下按三个阶段来说明一个事务）：

1、 IN事务：

令牌包阶段——主机发送一个PID为IN的输入包给设备，通知设备要往主机发送数据；

数据包阶段——设备根据情况会作出三种反应（要注意：数据包阶段也不总是传送数据的，根据传输情况还会提前进入握手包阶段）

1） 设备端点正常，设备往入主机里面发出数据包（DATA0与DATA1交替）；

2） 设备正在忙，无法往主机发出数据包就发送NAK无效包，IN事务提前结束，到了下一个IN事务才继续；

3） 相应设备端点被禁止，发送错误包STALL包，事务也就提前结束了，总线进入空闲状态。

握手包阶段——主机正确接收到数据之后就会向设备发送ACK包。

 

2、 OUT事务：

令牌包阶段——主机发送一个PID为OUT的输出包给设备，通知设备要接收数据；

数据包阶段——比较简单，就是主机会设备送数据，DATA0与DATA1交替

握手包阶段——设备根据情况会作出三种反应

1）设备端点接收正确，设备往入主机返回ACK，通知主机可以发送新的数据，如果数据包发生了CRC校验错误，将不返回任何握手信息；

2） 设备正在忙，无法往主机发出数据包就发送NAK无效包，通知主机再次发送数据；

3） 相应设备端点被禁止，发送错误包STALL包，事务提前结束，总线直接进入空闲状态。

 

3、SETUP事务：

令牌包阶段——主机发送一个PID为SETUP的输出包给设备，通知设备要接收数据；

数据包阶段——比较简单，就是主机会设备送数据，注意，这里只有一个固定为8个字节的DATA0包，这8个字节的内容就是标准的USB设备请求命令（共有11条，具体请看问题七）

握手包阶段——设备接收到主机的命令信息后，返回ACK，此后总线进入空闲状态，并准备下一个传输（在SETUP事务后通常是一个IN或OUT事务构成的传输）

（四）传输：

传输由OUT、IN、SETUP事务其中的事务构成，传输有四种类型，中断传输、批量传输、同步传输、控制传输，其中中断传输和批量转输的结构一样，同步传输有最简单的结构，而控制传输是最重要的也是最复杂的传输。

1、中断传输：由OUT事务和IN事务构成，用于键盘、鼠标等HID设备的数据传输中

2、批量传输：由OUT事务和IN事务构成，用于大容量数据传输，没有固定的传输速率，也不占用带宽，当总线忙时，USB会优先进行其他类型的数据传输，而暂时停止批量转输。如U盘

3、同步传输：由OUT事务和IN事务构成，有两个特殊地方，第一，在同步传输的IN和OUT事务中是没有返回包阶段的；第二，在数据包阶段所有的数据包都为DATA0，如视频音频传输

4、控制传输：最重要的也是最复杂的传输，控制传输由三个阶段构成（初始设置阶段、可选数据阶段、状态信息步骤），每一个阶段可以看成一个的传输，也就是说控制传输其实是由三个传输构成的，用来于

USB设备初次加接到主机之后，主机通过控制传输来交换信息，设备地址和读取设备的描述符，使得主机识别设备，并安装相应的驱动程序，这是每一个USB开发者都要关心的问题。

1、初始设置步骤：就是一个由SET事务构成的传输

2、可选数据步骤：就是一个由IN或OUT事务构成的传输，这个步骤是可选的，要看初始设置步骤有没有要求读/写数据（由SET事务的数据包阶段发送的标准请求命令决定）

3、 状态信息步骤：顾名思义，这个步骤就是要获取状态信息，由IN或OUT事务构成构成的传输，但是要注意这里的IN和OUT事务和之前的INT和OUT事务有两点不同：

1） 传输方向相反，通常IN表示设备往主机送数据，OUT表示主机往设备送数据；在这里，IN表示主机往设备送数据，而OUT表示设备往主机送数据，这是为了和可选数据步骤相结合；

2） 在这个步骤里，数据包阶段的数据包都是0长度的，即SYNC+PID+CRC16

除了以上两点有区别外，其他的一样，这里就不多说

（思考：这些传输模式在实际***作中应如何通过什么方式去设置？）

问题五：标识码有哪些？

答案五：如同前面所说的标识码由四位数据组成，因此可以表示十六种标识码，在USB1.1规范里面，只用了十种标识码，USB2.0使用了十六种标识码，标识码的作用是用来说明包的属性的，标识码是和包联系在一起的，首先简单介绍一下数据包的类型，数据包分为令牌包、数据、握手包和特殊包四种（具体分类请看问题七），标识码分别有以下十六种：

令牌包 :

0x01 输出(OUT）启动一个方向为主机到设备的传输，并包含了设备地址和标号

0x09 输入 (IN) 启动一个方向为设备到主机的传输，并包含了设备地址和标号

0x05 帧起始（SOF）表示一个帧的开始，并且包含了相应的帧号

0x0d 设置（SETUP）启动一个控制传输，用于主机对设备的初始化

数据包 :

0x03 偶数据包（DATA0），

0x0b 奇数据包（DATA1）

握手包:

0x02 确认接收到无误的数据包（ACK）

0x0a 无效，接收（发送）端正在忙而无法接收（发送）信息

0x0e 错误，端点被禁止或不支持控制管道请求

特殊包 0x0C 前导，用于启动下行端口的低速设备的数据传输

 

问题六：USB主机是如何识别USB设备的？

答案六：当USB设备插上主机时，主机就通过一系列的动作来对设备进行枚举配置（配置是属于枚举的一个态，态表示暂时的状态），这这些态如下：

        1、接入态（Attached）：设备接入主机后，主机通过检测信号线上的电平变化来发现设备的接入；

        2、供电态（Powered）：就是给设备供电，分为设备接入时的默认供电值，配置阶段后的供电值（按数据中要求的最大值，可通过编程设置）

        3、缺省态（Default）：USB在被配置之前，通过缺省地址0与主机进行通信；

        4、地址态（Address）：经过了配置，USB设备被复位后，就可以按主机分配给它的唯一地址来与主机通信，这种状态就是地址态；

        5、配置态（Configured）：通过各种标准的USB请求命令来获取设备的各种信息，并对设备的某此信息进行改变或设置。

        6、挂起态（Suspended）：总线供电设备在3ms内没有总线***作，即USB总线处于空闲状态的话，该设备就要自动进入挂起状态，在进入挂起状态后，总的电流功耗不超过280UA。

问题七：刚才在答案四提到的标准的USB设备请求命令究竟是什么？

答案七：标准的USB设备请求命令是用在控制传输中的“初始设置步骤”里的数据包阶段（即DATA0，由八个字节构成），请看回问答四的内容。标准USB设备请求命令共有11个，大小都是8个字节，具有相同的结构，由5个字段构成（字段是标准请求命令的数据部分），结构如下（括号中的数字表示字节数，首字母bm,b,w分别表示位图、字节，双字节）：

bmRequestType(1)+bRequest（1）+wvalue（2）+wIndex（2）+wLength（2）

各字段的意义如下：

1、bmRequestType：D7D6D5D4D3D2D1D0

D7=0主机到设备

=1设备到主机；

D6D5=00标准请求命令

     =01 类请求命令

     =10用户定义的命令    

=11保留值

D4D3D2D1D0=00000 接收者为设备

            =00001 接收者为设备

            =00010 接收者为端点

            =00011 接收者为其他接收者

            =其他 其他值保留

2、bRequest：请求命令代码，在标准的USB命令中，每一个命令都定义了编号，编号的值就为字段的值，编号与命令名称如下（要注意这里的命令代码要与其他字段结合使用，可以说命令代码是标准请求命令代码的核心，正是因为这些命令代码而决定了11个USB标准请求命令）：

0） 0 GET_STATUS：用来返回特定接收者的状态

1） 1 CLEAR_FEATURE：用来清除或禁止接收者的某些特性

2） 3 SET_FEATURE：用来启用或激活命令接收者的某些特性

3） 5 SET_ADDRESS：用来给设备分配地址

4） 6 GET_DEscriptOR：用于主机获取设备的特定描述符

5） 7 SET_DEscriptOR：修改设备中有关的描述符，或者增加新的描述符

6） 8 GET_CONFIGURATION：用于主机获取设备当前设备的配置值（注同上面的不同）

7） 9 SET_CONFIGURATION：用于主机指示设备采用的要求的配置

8） 10 GET_INTERFACE：用于获取当前某个接口描述符编号

9） 11 SET_INTERFACE：用于主机要求设备用某个描述符来描述接口

10） 12 SYNCH_FRAME：用于设备设置和报告一个端点的同步帧

以上的11个命令要说得明白真的有一匹布那么长，请各位去看书吧，这里就不多说了，控制传输是USB的重心，而这11个命令是控制传输的重心，所以这11个命令是重中之重，这个搞明白了，USB就算是入门了。

问题八：在标准的USB请求命令中，经常会看到Descriptor，这是什么来的呢？

回答八：Descriptor即描述符，是一个完整的数据结构，可以通过C语言等编程实现，并存储在USB设备中，用于描述一个USB设备的所有属性，USB主机是通过一系列命令来要求设备发送这些信息的。它的作用就是通过如问答节中的命令***作来给主机传递信息，从而让主机知道设备具有什么功能、属于哪一类设备、要占用多少带宽、使用哪类传输方式及数据量的大小，只有主机确定了这些信息之后，设备才能真正开始工作，所以描述符也是十分重要的部分，要好好掌握。标准的描述符有5种，USB为这些描述符定义了编号：

1——设备描述符

2——配置描述符

3——字符描述符

4——接口描述符

5——端点描述符

上面的描述符之间有一定的关系，一个设备只有一个设备描述符，而一个设备描述符可以包含多个配置描述符，而一个配置描述符可以包含多个接口描述符，一个接口使用了几个端点，就有几个端点描述符。这间描述符是用一定的字段构成的，分别如下说明：

1、设备描述符

struct _DEVICE_DEscriptOR_STRUCT

{

BYTE bLength;          //设备描述符的字节数大小，为0x12

BYTE bDescriptorType; //描述符类型编号，为0x01

WORD bcdUSB;           //USB版本号

BYTE bDeviceClass; //USB分配的设备类代码，0x01~0xfe为标准设备类，0xff为厂商自定义类型

                        //0x00不是在设备描述符中定义的，如HID

    BYTE bDeviceSubClass;   //usb分配的子类代码，同上，值由USB规定和分配的

    BYTE bDeviceProtocl;    //USB分配的设备协议代码，同上

    BYTE bMaxPacketSize0;   //端点0的最大包的大小

    WORD idVendor;          //厂商编号

    WORD idProduct;         //产品编号

    WORD bcdDevice;         //设备出厂编号

    BYTE iManufacturer;     //描述厂商字符串的索引

    BYTE iProduct;          //描述产品字符串的索引

    BYTE iSerialNumber;     //描述设备序列号字符串的索引

    BYTE bNumConfiguration; //可能的配置数量  

}

2、配置描述符

struct _CONFIGURATION_DEscriptOR_STRUCT

{

BYTE bLength;          //设备描述符的字节数大小，为0x12

BYTE bDescriptorType; //描述符类型编号，为0x01

WORD wTotalLength;     //配置所返回的所有数量的大小

BYTE bNumInterface;    //此配置所支持的接口数量

BYTE bConfigurationVale;   //Set_Configuration命令需要的参数值

BYTE iConfiguration;       //描述该配置的字符串的索引值

BYTE bmAttribute;          //供电模式的选择

BYTE MaxPower;             //设备从总线提取的最大电流

}

3、字符描述符

struct _STRING_DEscriptOR_STRUCT

{

BYTE bLength;          //设备描述符的字节数大小，为0x12

BYTE bDescriptorType; //描述符类型编号，为0x01

BYTE SomeDescriptor[36];          //UNICODE编码的字符串

}

4、接口描述符

struct _INTERFACE_DEscriptOR_STRUCT

{

BYTE bLength;          //设备描述符的字节数大小，为0x12

BYTE bDescriptorType; //描述符类型编号，为0x01

BYTE bInterfaceNunber; //接口的编号

BYTE bAlternateSetting;//备用的接口描述符编号

BYTE bNumEndpoints;    //该接口使用端点数，不包括端点0

BYTE bInterfaceClass; //接口类型

BYTE bInterfaceSubClass;//接口子类型

BYTE bInterfaceProtocol;//接口所遵循的协议

BYTE iInterface;        //描述该接口的字符串索引值

}

5、端点描述符

struct _ENDPOIN_DEscriptOR_STRUCT

{

BYTE bLength;          //设备描述符的字节数大小，为0x12

BYTE bDescriptorType; //描述符类型编号，为0x01

BYTE bEndpointAddress; //端点地址及输入输出属性

BYTE bmAttribute;      //端点的传输类型属性

WORD wMaxPacketSize;   //端点收、发的最大包的大小

BYTE bInterval;        //主机查询端点的时间间隔

}

在搞明白了上面的八个问题之后，就可以进入USB的下一步学习了。

作者:Arrow

链接:http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/8484113

0. 基本概念

       一个【传输】(控制、批量、中断、等时)：由多个【事务】组成；

       一个【事务】(IN、OUT、SETUP)：由一多个【Packet】组成。

       USB数据在【主机软件】与【USB设备特定的端点】间被传输。【主机软件】与【USB设备特定的端点】间的关联叫做【pipes】。一个USB设备可以有多个管道(pipes)。

1. 包(Packet)

        包（Packet）是USB系统中信息传输的基本单元，所有数据都是经过打包后在总线上传输的。数据在 USB总线上的传输以包为单位，包只能在帧内传输。高速USB 总线的帧周期为125us，全速以及低速 USB 总线的帧周期为 1ms。帧的起始由一个特定的包（SOF 包）表示，帧尾为 EOF。EOF不是一个包，而是一种电平状态，EOF期间不允许有数据传输。 
       注意：虽然高速USB总线和全速/低速USB总线的帧周期不一样，但是SOF包中帧编号的增加速度是一样的，因为在高速USB系统中，SOF包中帧编号实际上取得是计数器的高11位，最低三位作为微帧编号没有使用，因此其帧编号的增加周期也为 1mS。

      • USB总线上的情形是怎样的？

      • 包是USB总线上数据传输的最小单位，不能被打断或干扰，否则会引发错误。若干个数据包组成一次事务传输，一次事务传输也不能打断，属于一次事务传输的几个包必须连续，不能跨帧完成。一次传输由一次到多次事务传输构成，可以跨帧完成。

 

        USB包由五部分组成，即同步字段（SYNC）、包标识符字段（PID）、数据字段、循环冗余校验字段（CRC）和包结尾字段（EOP），包的基本格式如下图：

 

 

1.1 PID类型(即包类型)

 1.2 Token Packets

     此格式适用于IN、OUT、SETUP、PING。

PID            数据传输方向

IN              Device->Host

OUT         Host->Device

SETUP    Host->Device

PING        Device->Host

1.3 Start-of-Frame(SOF) Packets

      SOF包由Host发送给Device。
    1) 对于full-speed总线，每隔1.00 ms ±0.0005 ms发送一次；
    2) 对于high-speed总线，每隔125 μs ±0.0625 μs发送一次；
    SOF包构成如下图所示：

 

1.4 Data Packets 

     有四种类类型的数据包：DATA0, DATA1, DATA2,and MDATA，且由PID来区分。DATA0和DATA1被定义为支持数据切换同步(data toggle synchronization)。

1.5 Handshake Packets

• ACK: 对于IN事务，它将由host发出；对于OUT、SETUP和PING事务，它将由device发出。

• NAK: 在数据阶段，对于IN事务，它将由device发出；在握手阶段，对于OUT和PING事务，它也将由device发出；host从不发送NAK包。

2. 事务(Transaction)

       在USB上数据信息的一次接收或发送的处理过程称为事务处理（Transaction）即：The delivery of service to an endpoint。一个事务由一系统packet组成，具体由哪些packet组成，它取决于具体的事务。可能由如下包组成：

       • 一个token packet

       • 可选的data pcket

       • 可选的handshake packet

       • 可选的special packet

2.1 输入（IN）事务处理

     输入事务处理：表示USB主机从总线上的某个USB设备接收一个数据包的过程。

        •【正常】的输入事务处理

    

      •【设备忙】时的输入事务处理    

     •【设备出错】时的输入事务处理

  

2.2. 输出（OUT）事务处理

        输出事务处理：表示USB主机把一个数据包输出到总线上的某个USB设备接收的过程。

    •【正常】的输出事务处理
   

 

    •【设备忙时】的输出事务处理

 

    •【设备出错】的输出事务处理

 

2.3 设置（SETUP）事务处理  

   •【正常】的设置事务处理

 

 
   •【设备忙时】的设置事务处理

 

   •【设备出错】的设置事务处理

 

3. USB传输类型

       在USB的传输中，定义了4种传输类型：

       • 控制传输 (Control Transfer)

       • 中断传输 (Interrupt Transfer)

       • 批量传输 (Bulk Transfer)

       • 同步传输 (Isochronous)

3.1 控制传输 (Control Transfer)

      控制传输由2～3个阶段组成：

      1) 建立阶段(Setup)

      2) 数据阶段（无数据控制没有此阶段）(DATA)

      3) 状态阶段(Status)

     •每个阶段都由一次或多次（数据阶段）事务传输组成（Transaction）。

      控制数据由USB系统软件用于配置设备(在枚举时)，其它的驱动软件可以选择使用control transfer实现具体的功能，数据传输是不可丢失的。

3.1.1 建立阶段

     主机从USB设备获取配置信息，并设置设备的配置值。建立阶段的数据交换包含了SETUP令牌封包、紧随其后的DATA0数据封包以及ACK握手封包。它的作用是执行一个设置（概念含糊）的数据交换，并定义此控制传输的内容(即：在Data Stage中IN或OUT的data包个数，及发送方向，在Setup Stage已经被设定)。

 

3.1.2 数据阶段

     根据数据阶段的数据传输的方向，控制传输又可分为3种类型：

     1) 控制读取（读取USB描述符）

     2) 控制写入（配置USB设备）

     3) 无数据控制

 

     数据传输阶段：用来传输主机与设备之间的数据。

     • 控制读取

     是将数据从设备读到主机上，读取的数据USB设备描述符。该过程如下图的【Control Read】所示。对每一个数据信息包而言，首先，主机会发送一个IN令牌信息包，表示要读数据进来。然后，设备将数据通过DATA1/DATA0数据信息包回传给主机。最后，主机将以下列的方式加以响应：当数据已经正确接收时，主机送出ACK令牌信息包；当主机正在忙碌时，发出NAK握手信息包；当发生了错误时，主机发出STALL握手信息包。

     • 控制写入

       是将数据从主机传到设备上，所传的数据即为对USB设备的配置信息，该过程如下的图【Control Wirte】所示。对每一个数据信息包而言，主机将会送出一个OUT令牌信息包，表示数据要送出去。紧接着，主机将数据通过DATA1/DATA0数据信息包传递至设备。最后，设备将以下列方式加以响应：当数据已经正确接收时，设备送出ACK令牌信息包；当设备正在忙碌时，设备发出NAK握手信息包；当发生了错误时，设备发出STALL握手信息包。

 

3.1.3 状态阶段

       状态阶段：用来表示整个传输的过程已完全结束。
       状态阶段传输的方向必须与数据阶段的方向相反，即原来是IN令牌封包，这个阶段应为OUT令牌封包；反之，原来是OUT令牌封包，这个阶段应为IN令牌封包。

       对于【控制读取】而言，主机会送出OUT令牌封包，其后再跟着0长度的DATA1封包。而此时，设备也会做出相对应的动作，送ACK握手封包、NAK握手封包或STALL握手封包。

      相对地对于【控制写入】传输，主机会送出IN令牌封包，然后设备送出表示完成状态阶段的0长度的DATA1封包，主机再做出相对应的动作：送ACK握手封包、NAK握手封包或STALL握手封包。
 

 3.2 批量传输 (Bulk Transfer)

      •用于传输大量数据，要求传输不能出错，但对时间没有要求，适用于打印机、存储设备等。

      •批量传输是可靠的传输，需要握手包来表明传输的结果。若数据量比较大，将采用多次批量事务传输来完成全部数据的传输，传输过程中数据包的PID 按照 DATA0-DATA1-DATA0-…的方式翻转，以保证发送端和接收端的同步。
      • USB 允许连续 3次以下的传输错误，会重试该传输，若成功则将错误次数计数器清零，否则累加该计数器。超过三次后，HOST 认为该端点功能错误（STALL），放弃该端点的传输任务。
      • 一次批量传输（Transfer）由 1 次到多次批量事务传输（Transaction）组成。
      • 翻转同步：发送端按照 DATA0-DATA1-DATA0-…的顺序发送数据包，只有成功的事务传输才会导致 PID 翻转，也就是说发送端只有在接收到 ACK 后才会翻转 PID，发送下一个数据包，否则会重试本次事务传输。同样，若在接收端发现接收到到的数据包不是按照此顺序翻转的，比如连续收到两个 DATA0，那么接收端认为第二个 DATA0 是前一个 DATA0 的重传。

      它通过在硬件级执行“错误检测”和“重传”来确保host与device之间“准确无误”地传输数据，即可靠传输。它由三种包组成(即IN事务或OUT事务)：

        1) token

        2) data

        3) handshake

1) For IN Token (即：IN Transaction)

     • ACK: 表示host正确无误地接收到数据

     • NAK: 指示设备暂时不能返回或接收数据  (如：设备忙)

     • STALL:指示设备永远停止，需要host软件的干预 (如：设备出错) 

2) For OUT Token (即：OUT Transaction)

     如果接收到的数据包有误，如：CRC错误，Device不发送任何handshake包

     • ACK: Device已经正确无误地接收到数据包，且通知Host可以按顺序发送下一个数据包

        • NAK: Device 已经正确无误地接收到数据包，且通知Host重传数据，由于Device临时状况(如buffer满)

        • STALL: 指示Device endpoint已经停止，且通知Host不再重传

3) Bulk读写序列

      即由一系统IN事务或OUT事务组成。

3.3 中断传输(Interrupt Transfer)

    中断传输由IN或OUT事务组成。 

    中断传输在流程上除不支持PING 之外，其他的跟批量传输是一样的。他们之间的区别也仅在于事务传输发生的端点不一样、支持的最大包长度不一样、优先级不一样等这样一些对用户来说透明的东西。
     主机在排定中断传输任务时，会根据对应中断端点描述符中指定的查询间隔发起中断传输。中断传输有较高的优先级，仅次于同步传输。
     同样中断传输也采用PID翻转的机制来保证收发端数据同步。下图为中断传输的流程图。

     中断传输方式总是用于对设备的查询，以确定是否有数据需要传输。因此中断传输的方向总是从USB设备到主机。

    

     DATA0或DATA1中的包含的是中断信息，而不是中断数据。

3.4 同步传输(Isochronous Transfer)

1) 它由两种包组成：

        1) token

        2) data

       同步传输不支持“handshake”和“重传能力”，所以它是不可靠传输。

      同步传输是不可靠的传输，所以它没有握手包，也不支持PID翻转。主机在排定事务传输时，同步传输有最高的优先级。

      同步传输适用于必须以固定速率抵达或在指定时刻抵达，可以容忍偶尔错误的数据上。实时传输一般用于麦
克风、喇叭、UVC Camera等设备。实时传输只需令牌与数据两个信息包阶段，没有握手包，故数据传错时不会重传。

 

Isochronous data is continuous and real-time in creation, delivery, and consumption. Timing-relatedinformation is implied by the steady rate at which isochronous data is received and transferred. Isochronousdata must be delivered at the rate received to maintain its timing. In addition to delivery rate, isochronousdata may also be sensitive to delivery delays. For isochronous pipes, the bandwidth required is typicallybased upon the sampling characteristics of the associated function. The latency required is related to thebuffering available at each endpoint.

A typical example of isochronous data is voice. If the delivery rate of these data streams is not maintained,drop-outs in the data stream will occur due to buffer or frame underruns or overruns. Even if data isdelivered at the appropriate rate by USB hardware, delivery delays introduced by software may degrade applications requiring real-time turn-around, such as telephony-based audio conferencing.

The timely delivery of isochronous data is ensured at the expense of potential transient losses in the data stream. In other words, any error in electrical transmission is not corrected by hardware mechanisms such as retries. In practice, the core bit error rate of the USB is expected to be small enough not to be an issue.  USB isochronous data streams are allocated a dedicated portion of USB bandwidth to ensure that data can be delivered at the desired rate. The USB is also designed for minimal delay of isochronous data transfers.