USB基本知识（二）

只看该作者 · 2017-1-30 11:55

usb作为一种串行接口，应用日益广泛。如同每个工程设计人员必须掌握I2C,RS232这些接口一样，我们也必须掌握usb.

但是usb的接口协议实在有点费解，Linux uhci驱动作者之一Alan Stern曾经就说过“The USB documentation is downright evil. Most of it is just crap, written by a committee. You're better off ignoring most of it ”。

本文将从整体上介绍usb协议，包括usb host ,usb hub,usb function。希望能给读者一个总体上的了解。也因此，**将分成相应的三部分讲解。

一。usb function

1。初识usb.usb是一种串行接口协议，它靠d+,d-两条数据线构成的差分线来进行数据传输，这让我们非常感兴趣它到底和我们通常熟悉两线rs232/485有何区别。了解这种区别有助于我们对usb作一个深入的了解。那么让我们回想一下到底一个两线rs232的数据是如何传送的，如图一：

在这里我们的重点在于，我们发现要在串行口传送数据一个最体码的要求恐怕就是：要知道数据传输何时开始，何时结束。即如何delimit.那么rs232怎么做的。显然，在idle（空闲）时，即无数据传送时，数据线处于高电平，等到有数据开始传送，发送方首先拉低数据线（start)，表示数据传输开始，接受端也因为这个“start”信号开始准备接受即将到来的数据，类似一次握手，随后，在两者之间的数据传送开始，结束后主方再次拉高数据线，表示结束传输，自此两者重新进入Idle状态。等待下一轮传送开始。

了解了rs232,那么我们自然想到usb如何做到这个呢，既然是串行位流传输，也理所当然的解决这个问题。没错，Usb协议必然要解决这个问题，让我们作一个类似rs232的比较吧！类似于rs232,usb的传输桢如图二：

（这里我们暂时忽略这个传输所代表的意义）为了说明问题，我们对一些问题简化，我们定义这样几个状态：
假设D+,D-分别表示usb信号线的电平信号。那么对于usb full speed function(high speed ,low speed是不同的),我们定义差分数据线上可能出现的四个状态：

Data J state:D+=1，D-=0；
Data K state:D+=0，D-=1；
SE0：D+=D-=0;
SE1：D+=D-=1;

那么上面的图中，相应的也可表示为图三：

这个对usb full speed function来说，idle状态将处于Data J state，se0表示一桢结束。看这个图是不是很像我们熟悉的rs232。没错！！！他们确实很相似。在无数据传输时，它们都处于Idle状态，当要开始传输数据时，先发一个sync(同步信号，rs232为start,usb为一sync字节，见协议说明）信号进行“握手”，而后开始传输，当传输要结束时，发一stop信号（usb为一个se0状态表示要结束传输），最后又进入idle态等待新的传输。不过，你可能更加注意到，他们还是不同的。不同在于usb是按"packet" 进行传输的，就是说它传输的最小单位是packet，而rs232是按字节传送的，也即它的最小传送单位是字节。既然是按pakcet传送，想想我们相较于rs232的按字节单位传输，我们可以得到哪些“好处”。想想看，pakcet的好处不就在于我们可以灵活的定义数据的传送格式，传送方式，从而可以适应各种各样的串行设备，这不就是所谓的“通用串行总线”吗？

USB基本知识（二）

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