初涉USB,初学者USB入门总结(3) 数据包阐述

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 楼主| arthur0561 发表于 2009-2-27 10:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
对于USB传输大体有个概念,下一步就来看看到底USB上传的什么东西,以什么格式传数据,先不涉及端点的概念。<br />各种总线的数据传输都是以固定的层次协议进行的,USB当然也不例外。所谓的层次也只是个抽象的概念罢了,就是表达一种依附关系,上层要依赖与底层,上层以底层为基础,上层只需要关心自己的东西就行了,如果你还不明白,那就继续看,学习一个东西不可能一两句话说的明白一个点,需要全面了解后才能清楚各个点。<br />要实现两个机器(机器的范围比较广,可以是电脑,交换机,单片机)的通信总是要有一个载体才可以,对于机器当然是电平高低为载体,具体的说机器甲要告诉机器乙一件事情(比如说一条指令),那么机器甲可以通过一根线(串行数据总线)连到机器乙的一个IO口上,甲发送一个个的高低电平,乙固定时间检测自己的这个IO口,然后逐个记录下放到自己的缓冲里,这样乙就收到甲送的数据了。上述就是一个简单的数据链路层(计算机网络里这么叫)的描述,这一层要保证的就是甲发的每一位数据,乙都可以正确及时的接受,并且对在传输过程中出错的数据做出反应。其实比数据连路更底层的还有物理层,这就是真正的物理介质,对于机器就是电线了,数据就是电线上传输的电压,USB是用的四线,两个电源,两个数据线。<br />这里也打个比方,比如人与人进行交流,我们当然是通过说话了,物理层就是空气和传输的声波,数据链路层就是我们说的每一个字,物理层就是空气,负责把我们说的话转换成声波传给对方,数据链路层负责让对方能正确的听到每个字,如果听的不清可以告诉对方重新说一遍。<br />经过上述的两个底层,就可以保证每一位数据可以正确的传到对方那里去。下一步的工作当然是解析数据代表了什么,一般来说,数据都是以一串数为单位,一般称为一个包,机器间传输都是以一个包为单位传出,就像人们说话都是以一句话为单位输出一样。每一个包包含有许多位数据,这些数据又分段表示不同的意义,如图一,这是一个USB令牌阶段的包,Sync是同步数据(相当于说话时先打个招呼,告诉对方要跟他说话了),PID是包标示(告诉对方这个包是干什么用的),ADDR是对方的地址(叫对方的名字),ENDP是用端点几通讯(先不介绍这个),CRC5是校验位(判断这个包是否在传输中出错),EOP是包结束。<br />|--------------------------------------------------------|<br />|&nbsp;&nbsp;&nbsp;Sync&nbsp;&nbsp;|&nbsp;&nbsp;PID&nbsp;&nbsp;|&nbsp;&nbsp;ADDR&nbsp;&nbsp;|&nbsp;&nbsp;ENDP&nbsp;&nbsp;|&nbsp;&nbsp;CRC5&nbsp;&nbsp;|&nbsp;&nbsp;EOP&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;|<br />|________________________________________________________|<br />&nbsp;<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;图一<br />USB的数据包又分为三种,一个是令牌包,一个是数据包,另一个是握手包。每一次的USB通讯事务处理都是以令牌包开头,告诉对方要跟谁说话,这句话是用来干嘛的。如果要求有数据传输,则下一步就是数据包,另外如果要求对方要有反馈,则会发出握手包。令牌包又简单的包括OUT,IN,STEP三种类型,OUT是用于主机告诉设备主机要向USB设备发送数据,IN是用于主机告诉设备要上传数据,而STEUP是用于主机向USB设备发送配置信息,在枚举过程中会用到。另外数据包和握手包的具体格式什么的,可以参照详细的协议。<br />可以看到在所以的通讯过程中,主机都是发起者,不管是主机发送数据到USB设备还是USB设备发送数据到主机,都必须收主机控制。图二为一次事务的过程<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;令牌阶段&nbsp;&nbsp;&nbsp;——》&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;数据阶段&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;——》&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;握手阶段<br /><br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;图二<br />这个过程可以这样描述,甲和乙对话,甲是老板,乙是职员。第一节已经讲过了,乙面试就是枚举,在这个过程中,甲多段的发送STEP令牌包给乙,乙收到后如果要反馈数据,就发数据包给甲,甲正确接收后,跟甲握握手,表示这次对话成功。<br />乙被正式录取后,甲会分派任务(OUT),这时甲对乙说有任务给你(令牌阶段),然后乙就开始听,甲说你的任务就是记录数据并且上报(这段话就是数据包),乙说好的(握手包)。<br />乙开始正式工作,并且记录数据。过了一段时间,甲开始要求提交数据(IN),乙把数据报告给甲(数据阶段),甲说好(握手成功)。这里乙不能主动的去向老板汇报,只能被动的干活。<br />上面已经讲USB主机和设备间数据传输的过程,都是我个人理解,有不正确和不到位的大家提出,方便初学者理解,谢谢··<br />
lgl63167048 发表于 2017-12-26 11:33 | 显示全部楼层
谢谢楼主
zhangxq957 发表于 2017-12-17 18:40 | 显示全部楼层
通俗易懂,楼主威武
天有多高 发表于 2017-6-14 17:23 | 显示全部楼层
顶下
明月夜夜风吹 发表于 2017-6-9 17:17 | 显示全部楼层
不错,写得很通俗
weisy5 发表于 2014-11-21 09:06 | 显示全部楼层
学习了 感谢楼主的讲解!有点大话USB的感觉!通俗易懂。
chansoncc 发表于 2014-11-18 10:07 | 显示全部楼层
不错, 学些了。
lh2008xp 发表于 2014-11-17 16:47 | 显示全部楼层
mark学习中
woshansi 发表于 2014-1-31 13:22 | 显示全部楼层
还不是很明白,我在学习中,下面看lz的下一篇
martin0221 发表于 2013-10-1 23:15 | 显示全部楼层
顶一个,谢谢楼主分享!
yaweq 发表于 2013-9-20 16:20 | 显示全部楼层
正在学习中,USB好像比较复杂呢
xiaox314 发表于 2013-7-3 11:30 | 显示全部楼层
sheep0736 发表于 2013-6-18 09:19 | 显示全部楼层
.谢谢楼主
一路找过来了。谢谢  
zhangyongdzgcs 发表于 2013-3-2 22:30 | 显示全部楼层
写的不错,语言生动具体,例子也说得比巧妙,很易看懂,谢谢你的分享
arm菜鸟人 发表于 2013-2-25 11:41 | 显示全部楼层
问一下, USB OUT包 IN包 STEP包都是相对主机来说的吗? USBDev所说的 OUT包还是从主机来数据 所以是读端点。
求解。
arm菜鸟人 发表于 2013-2-24 19:33 | 显示全部楼层
很形象,慢慢学习。
limei151314 发表于 2013-2-21 14:24 | 显示全部楼层
楼主解释的很通俗,看了就明白了,解决了我这一头的雾水,谢谢
shanjiong 发表于 2012-11-20 19:09 | 显示全部楼层
很好不错
tan1990 发表于 2012-9-19 16:52 | 显示全部楼层
学习了,呵呵。。刚想学习USB方面的东西!
fushaoguang999 发表于 2012-9-1 18:40 | 显示全部楼层
:victory:
菜鸟-轩 发表于 2012-1-10 19:55 | 显示全部楼层
楼主很给了呀!!谢谢哈!!
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