USB系统结构

USB系统结构

1.USB系统拓扑结构

这个是USB系统的拓扑图，4个部分构成：USB主机控制器，根集线器，集线器，设备。其中Root Hub与USB主机控制器是绑定在一起的。

 

 

Node代表USB设备，广义上讲hub也是一种USB设备。一根USB总线最多可挂127个设备。

常见的USB主控制器：

OHCI(open host controller interface)：主要是非PC系统上的USB芯片，嵌入式系统常用的控制器。USB1.1

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

EHCI(enhanced host controller interface)：由intel等几个厂商研发，兼容OHCI\UHCI,遵循USB2.0规范。

 

2.USB实现框架：

 

3.USB设备的构成包括了配置，接口和端点

 

1.         设备通常具有一个或者更多个配置

2.         配置经常具有一个或者更多个接口

3.         接口通常具有一个或者更多个设置

4.         接口没有或者具有一个以上的端点

配置由接口组成，每个设备都有不同级别的配置信息；

接口由多个端点组成，代表一个基本的功能；

端点是USB设备中的唯一可寻址部分，可以理解为USB设备或主机上的一个数据缓冲区。

配置和设置的理解：一个手机可以有多重配置，比如可以作为电话，可以接在PC上当成一个U盘，这两种情况就属于不同的配置。再来看设置，一个手机作为电话已经确定了，但是通话场景(室外模式，会议模式等等)可以改变，每种场景就可以算一个设置。

 

例如：一个USB播放器带有音频，视频功能，还有旋钮和按钮。

配置1：音频(接口) + 旋钮(接口)

配置2：音频(接口) + 视频(接口) + 旋钮(接口)

配置3：视频(接口) + 旋钮(接口)

每一个接口均需要一个驱动程序。

每个USB设备有一个唯一的地址，这个地址是在设备连上主机时，由主机分配的，而设备中的每个端点在设备内部有唯一的端点号，这个端点号是在设计设备时给定的。每个端点都是一个简单的连接点，是单向的。

端点0是一个特殊的端点，用于设备枚举和对设备进行一些基本的控制功能。除了端点0，其余的端点在设备配置之前不能与主机通信，只有向主机报告这些端点的特性并被确认后才能被激活。

例如：

USB总线，类似于高速公路；

收发的数据，类似于汽车；

USB端点，类似于高速公路收费站的入口或出口。

 

4.USB描述符

当USB设备插入到主机系统中，主机系统会自动检测USB设备的相关信息，就是通过USB描述符来实现的。

标准的USB设备有五种USB描述符：

设备描述符

配置描述符

接口描述符

端点描述符

字符串描述符

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。

 

管道是USB设备的端点和主机端缓存的连接通道，主机和USB设备通过管道来进行通信。

 

5.四种传输类型

端点有4中不同的类型：控制，批量，等时，中断。

对应USB的4种不同的传输类型：

1.         控制传输：适用于小量的，对传输时间和速率没有要求的设备。如USB设备配置信息。

2.         批量传输：适用于类似打印机，扫描仪等传输量大，但对传输时间和速度无要求的设备。

3.         等时传输：适用于大量的，速率恒定，具有周期性的数据，对实时性有要求的，比如音视频。

4.         中断传输：适用于非大量，但具有周期性的数据，比如鼠标键盘。当USB宿主要求设备传输数据时，中断端点会以一个固定的数率传输数据。鼠标，键盘以及游戏手柄等。此种中断和经常说的硬件中断是不同的，此种中断会以固定的时间间隔来查询USB设备。

 

三种事务(transaction)类型

一次传输由一个或多个事务构成。

1.       IN transaction

IN事务为host输入服务，当host需要从设备获得数据的时候，就需要IN事务。

2.       OUT transaction

OUT事务为host输出服务，当host需要输出数据到设备的时候，就需要OUT事务。

3.       SETUP transaction

SETUP事务为host控制服务，当host希望传输一些USB规范的默认操作的时候就需要使用setup事务。

 

四种包(package)类型

一个事务由一个或多个包构成，包可分为令牌包(setup)，数据包(data)，握手包(ACK)和特殊包。

 

域

一个包由多个域构成，域可分为同步域(SYNC)，标识域(PID)，地址域(ADDR)，端点域(ENDP)，帧号域(FRAM)，数据域(DATA)，校验域(CRC)。

 

抓包截图：

 

参考网址：http://blog.csdn.net/woshixingaaa/article/details/6362603