USB的通讯协议(通俗易懂)
USB协议中文详解
USB 体系简介
USB 体系包括主机、设备以及物理连 接三个部分。
主机是一个提供USB接口及接口管理 能力的硬件、软件及固件的复合体， 可以是PC，也可以是OTG设备。一 个USB 系统中仅有一个USB主机；
设备包括 USB功能设备和 USB HUB， 最多支持 127个设备；
物理连接即指的是USB 的传输线。 在USB 2.0系统中，要求使用屏蔽的 双绞线。
把多个功能设备通过内置的 USB HUB 组合而成的设备，比如带录音话筒 的 USB 摄像头等。 一个 USB HOST 最多可以同时支持 128 个地址，地址 0 作为默认地址， 只在设备枚举期间临时使用，而不能被分配给任何一个设备，因此一个 USB HOST 最多可以同时支持 127 个地址，如果一个设备只占用一个地 址，那么可最多支持 127个 USB 设备（含USB HUB）。
USB 接口扩展
USB HUB提供了一种低成本、低复杂度的USB 接口扩展方法。HUB 的上行PORT 面向 HOST，下行 PORT 面向设备（HUB 或功能设备）。 在下行 PORT 上，HUB 提供了设备连接检测和设备移除检测的能力， 并给各下行PORT供电。
HUB可以单独使能各下行PORT，不同PORT 可以工作不同的速度等 级（高速/全速/低速）。
转发器提供了从高速和全速/低速通讯的转换能力，通过 HUB 可以在 高速 HOST 和全速/低速设备之间进行匹配。
HUB 在硬件上支持 Reset、Resume、Suspend。
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USB 体系简介
USB HOST 在USB体系中负责设备连接/移除的检测、HOST 和设备之 间控制流和数据流的管理、传输状态的收集、总线电源的供给。
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USB的通讯协议(通俗易懂).ppt
16.2 USB系统基本概念
• 16.2.2 USB设备
一个USB设备由三个功能模块组成：USB总线接口、USB逻辑 设备和功能单元。这里的USB总线接口指的是USB设备中的串行接口 引擎（SIE）；USB逻辑设备被USB系统软件看作是一个端点的集合； 功能单元被客户软件看作是一个接口的集合。SIE、端点和接口都是 USB设备的组成单元。为了更好地描述USB设备的特征，USB提出了 设备架构的概念。从这个角度来看，可以认为USB设备是由一些配置、 接口和端点组成的，即一个USB设备可以含有一个或多个配置，在每 个配置中可含有一个或多个接口，在每个接口中可含有若干个端点。 其中，配置和接口是对USB设备功能的抽象，实际的数据传输由端点 来完成。在使用USB设备前，必须指明其采用的配置和接口。这个步 骤一般是在设备接入主机时设备进行自举时完成的，我们在后面会进 一步介绍。USB设备使用各种描述符来说明其设备架构，包括设备描 述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符以及字符串描述符，它 们通常被保存在USB设备的固件程序中。
16.1 USB概述
• 主机定时对集线器的状态进行查询。当一个新设
备接入集线器时，主机会检测到集线器状态改变， 主机发出一个命令使该端口有效并对其进行设置。 位于这个端口上的设备进行响应，主机收到关于 设备的信息，主机的操作系统确定对这个设备使 用那种驱动程序，接着设备被分配一个唯一标识 的地址，范围从0~127，其中0为所有的设备在 没有分配惟一地址时使用的默认地址。主机向它 发出内部设置请求。当一个设备从总线上移走时， 主机就从其可用资源列表中将这个设备删除。
16.2 USB系统基本概念
• 16.2.1 USB主机
• (3) USB总线接口
USB总线接口包括主控制器和根集线器两部分。 根集线器为USB系统提供连接起点，用于给USB系 统提供一个或多个连接点（端口）。主控制器负责完 成主机和USB设备之间数据的实际传输，包括对传 输的数据进行串行编解码、差错控制等。该部分与 USB系统软件的接口依赖于主控制器的硬件实现， 开发人员不必掌握。
usb协议深入解读
usb协议深入解读USB（Universal Serial Bus）是一种通用的串行总线标准，用于连接电脑与外部设备，如键盘、鼠标、打印机、存储设备等。
USB协议定义了电脑和外部设备之间的通信规则，保证了设备的互操作性和兼容性。
USB协议的工作原理是将数据分成小的信息包（packet），通过USB线缆传输。
数据传输分为Control、Bulk、Interrupt和Isochronous四种传输类型。
控制传输用于设备配置和命令交互，批量传输用于大容量数据传输，中断传输适用于延迟要求较高的设备，同步传输用于实时流媒体数据传输。
USB协议采用主从架构。
电脑作为主机（host），外部设备作为从设备（device）。
主机负责控制和管理设备的连接和通信，从设备根据主机的指令执行任务。
每个设备都有一个唯一的设备地址，主机通过唯一的地址识别和寻找特定的设备。
USB协议还定义了一种层次结构，包括物理层、总线层、设备层和应用层。
物理层负责USB线缆的传输、信号传输和电气特性。
总线层负责数据帧的传输、错误检测和纠正，以及设备的连接和断开管理。
设备层负责设备地址分配、设备功能描述和配置管理。
应用层根据设备的功能需求进行数据交换和通信。
USB协议还支持热插拔功能，即在不关机的情况下插入或拔出外部设备。
这得益于协议对设备的供电和识别机制。
当设备插入时，主机会为其提供所需的电源，然后通过设备描述符和配置描述符来识别设备的类型和功能。
通过热插拔功能，用户可以方便地连接和断开设备，无需重新启动电脑。
在USB协议中，还有一种特殊的设备称为HID（Human Interface Device），用于连接输入设备（如键盘、鼠标）和输出设备（如显示器）。
HID设备使用标准的USB报告描述符进行通信，主机通过解读报告描述符来识别和操作设备。
这种设计使得不同品牌的键盘和鼠标可以通用于各种操作系统和电脑设备。
需要注意的是，USB协议并不仅限于连接电脑和外部设备。
USB基本知识及通信协议
串口通信协议什么是串口串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议（不要与通用串行总线Universal SerialBus或者USB混淆）。
大多数计算机包含两个基于RS232的串口。
串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。
同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。
串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。
尽管比按字节（b yte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。
它很简单并且能够实现远距离通信。
比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总常不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。
典型地，串口用于ASCII码字符的传输。
通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。
由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。
其他线用于握手，但是不是必须的。
串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。
对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配：a，波特率：这是一个衡量通信速度的参数。
它表示每秒钟传送的bit的个数。
例如300波特表示每秒钟发送300个bit。
当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议需要4800波特率，那么时钟是4800Hz。
这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。
通常电话线的波特率为14400，28800和36600。
波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。
高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是GPIB设备的通信。
b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。
当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、7和8位。
如何设置取决于你想传送的信息。
比如，标准的ASCII码是0～127（7位）。
扩展的ASCII码是0～255（8位）。
如果数据使用简单的文本（标准ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。
USB的HID通信协议
USB的HID通信协议USB的HID（Human Interface Device）通信协议是一种用于连接计算机和外部人机交互设备的通信协议。
HID协议定义了计算机和设备之间的数据传输格式、数据解释和通信流程，以实现设备的控制和数据交换。
下面将详细介绍USB的HID通信协议。
B的HID通信协议基本概念：USB的HID通信协议是在USB（Universal Serial Bus）标准之上定义的一种通信协议。
USB是一种高速串行总线标准，提供了与设备进行通信的硬件接口。
而HID通信协议定义了在USB接口上进行人机交互设备通信的规则和格式。
2.HID通信协议的数据传输格式：HID通信协议使用报文的方式进行数据传输。
每个报文由一个报头和一个或多个数据包组成。
报头包含了指示报文类型、报文长度等信息，数据包中存放实际的数据。
通常情况下，报文的数据是按字节进行传输的，但对于特定类型的设备，也可以使用其他格式进行传输。
3.HID通信协议的数据解释：HID通信协议定义了一种标准的数据解释方式，以便计算机能够正确地解释设备发送的数据。
例如，在鼠标设备中，数据包中的前2个字节表示鼠标的横坐标和纵坐标的变化量。
计算机根据这些数据来控制鼠标的移动。
4.HID通信协议的通信流程：HID通信协议规定了在设备和计算机之间进行通信的具体流程。
在通信开始前，设备必须向计算机发送设备描述符以告知其设备的类型和功能。
计算机收到设备描述符后，会根据描述符中的信息来设置相应的数据报文格式和解释方式。
设备在工作过程中，会根据HID协议规定的规则和格式发送数据到计算机，计算机则负责解析这些数据并执行相应的操作。
5.HID通信协议的扩展功能：HID通信协议除了定义了基本的数据传输、数据解释和通信流程外，还提供了一些扩展功能来支持设备的特殊需求。
这些扩展功能包括通信协议的可配置性、事件通知机制、设备状态的上报以及多设备的管理等。
总结：USB的HID通信协议是一种用于连接计算机和外部人机交互设备的通信协议。
usb传输协议
usb传输协议USB（Universal Serial Bus）是一种用于连接计算机与外部设备的通信协议。
USB传输协议规定了数据在USB总线上的传输方式和流程，是计算机和外部设备之间进行可靠、高效数据传输的基础。
USB传输协议基于主、从设备的关系进行通信。
主设备通常为计算机，它负责向从设备发送命令和数据，并接收从设备返回的响应。
从设备则是外部设备，如打印机、鼠标、键盘等，它们接受来自主设备的命令并向主设备发送数据。
USB传输协议通过4个信号线来进行通信：数据线D+，数据线D-，电源线和地线。
数据线D+和D-负责传输数据，电源线提供供电，地线用于返回电路的闭环。
通过在D+和D-上施加不同的电压，可以表示不同的数据状态，从而实现数据传输。
USB传输协议定义了各种传输类型：控制传输、批量传输、中断传输和异步传输。
控制传输是最常用的传输类型，用于传输设备的控制命令和配置信息。
批量传输适用于大量数据的传输，如打印机中的打印数据。
中断传输适用于频繁但数据量较小的传输，如鼠标点击事件。
异步传输适用于对传输延迟要求较低的实时应用，如音频数据传输。
USB传输协议通过包（packet）的方式进行数据传输。
每个包由报头和数据组成，报头包含了数据包的大小、类型和错误检测等信息。
数据包可分为同步包和数据包，同步包用于同步主、从设备之间的时钟，数据包用于传输实际的数据。
USB传输协议还规定了数据的传输方式。
传输可分为控制传输、批量传输和中断传输三种方式。
控制传输通过控制管道进行，控制命令和配置信息的传输必须使用控制传输。
批量传输通过批量管道进行，适用于大数据量的传输。
中断传输通过中断管道进行，适用于实时性要求较高的传输。
USB传输协议还包括错误检测和纠正机制，以保证数据传输的可靠性。
在数据包中，每个字节都附带有校验位，用于检测数据传输过程中是否发生错误。
如果检测到错误，协议会进行错误处理，如重新发送数据包或请求重传。
总之，USB传输协议是计算机和外部设备之间进行数据传输的基础。
usb接口协议标准
usb接口协议标准一、USB接口协议标准简介USB接口协议（Universal Serial Bus），即通用串行总线接口协议，是一种计算机硬件接口标准。
它是由美国英特尔、微软等公司于1994年发起，并于1996年正式发布的一种串行通信接口。
USB接口协议旨在为计算机和外部设备提供一种高效、可靠、易用的数据传输方式。
二、USB接口协议的发展历程自1996年USB接口协议发布以来，它经历了多个版本的迭代更新。
目前，主要有以下几个版本：B 1.0：1996年发布，最高传输速率为12Mbps；B 2.0：2000年发布，最高传输速率为480Mbps；B 3.0：2008年发布，最高传输速率为5Gbps；B 3.1：2014年发布，最高传输速率为10Gbps；B 3.2：2017年发布，最高传输速率为20Gbps。
三、USB接口协议的主要特点1.高速传输：USB接口协议具有较高的数据传输速率，能够满足大部分外部设备的传输需求；2.兼容性强：USB接口协议适用于各种操作系统，如Windows、Mac OS、Linux等；3.热插拔：USB接口支持热插拔，方便用户在不关机的情况下更换设备；4.供电灵活：USB接口可以为外部设备提供电源，满足设备的供电需求；5.拓展性强：USB接口协议有多种扩展规范，如USB Type-C、USB PD （Power Delivery）等。
四、USB接口协议的应用领域USB接口协议广泛应用于各种电子设备中，如电脑、手机、平板、数码相机、MP3/MP4、U盘等。
它为这些设备之间的数据传输提供了便捷、高效的方式。
五、USB接口协议的未来发展趋势随着科技的不断进步，USB接口协议将继续发展，主要趋势包括：1.更高的传输速率：未来USB接口协议可能将进一步提高传输速率，满足更高速率设备的需求；2.更广泛的兼容性：USB接口协议将继续完善，以适应更多类型设备的连接需求；3.更强的拓展性：USB接口协议将拓展至更多领域，如无线充电、数据加密等；4.更简化的使用体验：USB接口协议将提供更加简化的使用体验，如自动识别设备、即插即用等。
usb的协议
usb的协议USB的协议。
USB（Universal Serial Bus）是一种用于连接计算机和外部设备的通用接口标准。
它的出现极大地方便了人们的生活和工作，使得各种设备之间的连接变得更加简单和便利。
USB协议作为其核心，是保证设备之间通信和数据传输正常进行的重要基础。
本文将对USB的协议进行介绍和解析。
首先，USB协议的基本原理是通过定义一套规范的通信协议，使得不同厂家生产的设备可以在相同的接口上进行连接和通信。
这种标准化的设计使得用户不必再为了连接不同设备而担心接口的兼容性问题，极大地方便了用户的使用。
其次，USB协议包含了若干个层次的协议，其中最基本的是物理层协议和逻辑层协议。
物理层协议定义了USB接口的电气特性和连接方式，包括数据线、电源线等。
逻辑层协议则定义了数据传输的格式、速率、错误检测和纠正等内容，保证了数据的可靠传输。
另外，USB协议还包括了设备描述符、配置描述符、接口描述符等内容，这些描述符的作用是为了描述设备的特性和功能，使得计算机可以正确识别和驱动连接的设备。
这些描述符的规范化设计，使得不同厂家生产的设备可以在不同的操作系统上被正确识别和使用。
此外，USB协议还定义了若干种传输方式，包括控制传输、批量传输、中断传输和等时传输。
这些传输方式分别适用于不同的设备和应用场景，保证了USB接口的通用性和灵活性。
最后，USB协议的发展并不止步于此，随着技术的不断进步，USB 2.0、USB 3.0、USB 3.1等新版本的协议相继出现，不仅在传输速率上有了显著提升，同时在功耗管理、充电功能等方面也有了更多的特性和改进。
总之，USB的协议作为一种通用的接口标准，为设备之间的连接和通信提供了重要的基础。
通过对USB协议的深入了解和研究，可以更好地理解USB接口的工作原理和使用方法，为设备的开发和应用提供技术支持和参考。
希望本文对USB 协议有所帮助，谢谢阅读！。
USB基本知识及通信协议
串口通信协议什么是串口串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议（不要与通用串行总线Universal SerialBus或者USB混淆）。
大多数计算机包含两个基于RS232的串口。
串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。
同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。
串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。
尽管比按字节（b yte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。
它很简单并且能够实现远距离通信。
比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总常不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。
典型地，串口用于ASCII码字符的传输。
通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。
由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。
其他线用于握手，但是不是必须的。
串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。
对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配：a，波特率：这是一个衡量通信速度的参数。
它表示每秒钟传送的bit的个数。
例如300波特表示每秒钟发送300个bit。
当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议需要4800波特率，那么时钟是4800Hz。
这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。
通常电话线的波特率为14400，28800和36600。
波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。
高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是GPIB设备的通信。
b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。
当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、7和8位。
如何设置取决于你想传送的信息。
比如，标准的ASCII码是0～127（7位）。
扩展的ASCII码是0～255（8位）。
如果数据使用简单的文本（标准ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。
usb协议详解
usb协议详解USB（Universal Serial Bus）是一种计算机外部设备接口协议，广泛应用于各种计算机设备中，例如打印机、键盘、鼠标、数码相机等。
USB协议提供了一种简单、经济且易于使用的方式来连接和交流数据。
下面将对USB协议进行详细解析。
USB协议是一个层次结构的协议，分为物理层、传输层、逻辑层和应用层四个层次。
物理层是USB连接器的物理规范，其中包括连接器的形状、引脚定义、电气特性等。
目前常见的USB接口有USB-A、USB-B、Micro USB和USB-C等。
传输层确定数据在物理层上的传输方式，包括数据传输速率、帧结构、同步机制等。
USB的传输速率一般为480Mbps（高速USB 2.0），10Gbps（超速USB 3.1）。
逻辑层主要处理数据的控制和管理，包括设备的枚举、配置和通信。
当设备连接到主机时，主机会发送一个枚举请求，设备通过回应该请求来表明自己的身份。
主机配置设备之后，数据的传输就可以开始了。
应用层定义了设备与主机之间的通信方式和协议。
USB协议支持多种传输类型，包括控制传输、批量传输、中断传输和等时传输。
控制传输用于设备的配置、查询和控制；批量传输用于大容量的数据传输，例如打印机进行大量数据的传输；中断传输用于数据可中断的设备，例如鼠标传输鼠标点击和移动事件；等时传输则是实时传输，用于音视频设备。
USB协议还包括一些基本的数据结构和协议规范，例如描述符和设备请求。
描述符是一种数据结构，用于描述设备的功能和属性，包括设备描述符、配置描述符、接口描述符和端点描述符等。
设备请求则是用来进行设备配置和控制的命令，例如设备初始化、查询配置等。
总的来说，USB协议是一种标准化的外部设备接口协议，它提供了一种简化、统一和高性能的设备连接和数据通信方式。
通过USB协议，我们可以方便地连接各种设备，并进行数据的传输和控制。
在现代计算机应用中，USB已经成为最常用的设备接口之一。
usb接口协议
usb接口协议USB接口协议。
USB（Universal Serial Bus）是一种通用的串行总线标准，用于连接计算机和外部设备。
USB接口协议是指USB设备与主机之间进行通信和数据传输时所遵循的规范和规则。
首先，USB接口协议包括物理层、数据链路层、传输层和应用层四个层次。
在物理层，USB接口使用四根线进行数据传输，分别是VCC（电源线）、D+（数据+线）、D-（数据-线）和GND（地线）。
这四根线构成了USB接口的基本物理连接。
在数据链路层，USB接口协议采用差分信号传输技术，通过差分信号的变化来表示0和1的状态，从而提高了数据传输的稳定性和抗干扰能力。
在传输层，USB接口协议采用主从式的通信方式，主机控制数据传输的开始和结束，从设备响应主机的指令并传输数据。
在应用层，USB接口协议规定了一系列的通信协议和数据格式，以便不同的USB设备之间进行通信和数据交换。
其次，USB接口协议还规定了USB设备的工作模式和通信流程。
USB设备可以分为主机设备和从设备两种类型。
主机设备负责控制和管理整个USB总线，从设备则根据主机的指令进行数据传输和处理。
在通信流程上，USB设备之间的通信是通过一系列的请求和应答来完成的。
主机设备向从设备发送请求，从设备接收到请求后进行相应的处理，并向主机发送应答，从而完成一次数据传输的过程。
另外，USB接口协议还规定了USB设备的插拔和识别流程。
当用户将USB设备插入主机时，主机会通过USB接口协议进行设备的识别和初始化。
主机会向设备发送一系列的探测信号，设备在接收到信号后进行应答，主机根据设备的应答信息来识别设备的类型和功能，并加载相应的驱动程序。
当用户拔出USB设备时，主机会发送相应的命令给设备，设备在接收到命令后进行相应的处理并断开与主机的连接。
最后，USB接口协议还规定了USB设备的电源管理和数据传输速率。
USB设备在空闲状态下可以进入低功耗模式以节省能源，当有数据传输时再恢复到正常工作状态。
usb的协议
usb的协议USB（Universal Serial Bus）是一种常见、通用的计算机外部设备连接接口。
它为我们提供了一种方便、快速的方式来连接和传输数据。
但要实现设备间的通信，需要有一种协议来规定数据传输的方式、格式以及控制信号的传递。
USB协议是一种封装在物理层上的协议，它定义了电缆连接和信号传输的规范。
USB的传输速率通常可达到480Mbps （USB 2.0）或5Gbps（USB 3.0），并且支持热插拔功能，即使在计算机运行时也可以连接或断开设备。
USB协议由若干个不同的协议层组成，包括物理层、数据链路层、传输层、应用层等。
在物理层中，USB采用了高速差动信号传输，利用差分对抗传输干扰。
数据链路层负责将数据分割成数据包，并控制数据的传输。
传输层实现了复杂的数据传输，包括同步和异步传输、流水线传输等。
应用层则定义了设备和主机之间的通信规范，包括设备识别、配置和控制等。
USB协议还定义了一些常用的设备类别，如存储设备、打印机、音频设备、摄像头等。
每个设备类别都有自己的协议规范，以确保设备可以在不同的操作系统和平台上正常工作。
此外，USB还支持USB电源规范，可以通过USB线缆为外部设备供电，方便实用。
在USB传输数据时，通常采用主机-设备的架构。
主机负责控制和管理设备，设备负责响应主机的指令并传输数据。
USB协议规定了各种数据传输的方式，包括控制传输、批量传输、中断传输和等时传输等。
控制传输用于设备的初始化和配置，批量传输用于大量数据传输，中断传输用于数据传输的实时性要求较高的场景，等时传输用于音频和视频等对实时性要求非常高的场景。
USB协议还定义了一种标准协议，并且允许设备厂商定义自己的私有协议。
标准协议保证了设备的互操作性和兼容性，而私有协议则允许设备厂商根据自己的需求进行定制，提供更多的特殊功能。
这种灵活性是USB协议的一大优势。
总的来说，USB协议是一种通用、方便的设备连接和数据传输协议，它极大地简化了设备的使用和管理。
USB协议分析
USB协议分析协议名称：USB协议分析一、背景介绍USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种用于计算机和外部设备之间进行数据传输和通信的标准接口协议。
USB接口广泛应用于计算机、手机、相机、打印机等各类电子设备中，为设备之间的连接和数据传输提供了便利。
二、协议目的本协议旨在对USB协议进行详细分析，包括其工作原理、数据传输方式、协议层次结构等方面的内容。
通过对USB协议的分析，旨在深入了解USB接口的工作机制，为相关领域的技术人员提供参考和指导。
三、协议内容1. USB协议的定义和作用USB协议是一种用于计算机和外部设备之间进行数据传输和通信的标准接口协议。
它提供了一种快速、简单和可靠的数据传输方式，支持多种设备的连接和通信。
2. USB协议的工作原理USB协议采用主从式架构，主机负责控制和管理整个USB系统，外部设备作为从设备与主机进行通信。
USB协议通过定义不同的传输类型和通信协议来适应不同设备的需求。
3. USB协议的物理层USB协议的物理层定义了USB接口的电气特性和连接方式，包括USB接口的引脚定义、电压规范和信号传输方式等。
4. USB协议的数据链路层USB协议的数据链路层负责数据帧的传输和错误检测，通过定义帧的结构和传输规则来保证数据的可靠传输。
5. USB协议的传输层USB协议的传输层定义了不同类型的数据传输方式，包括控制传输、批量传输、中断传输和等时传输等。
6. USB协议的应用层USB协议的应用层定义了设备的功能和通信协议，包括设备描述符、配置描述符、接口描述符等。
7. USB协议的控制传输USB协议的控制传输用于设备的初始化和配置，通过控制命令和状态信息的交换来实现设备的控制和管理。
8. USB协议的批量传输USB协议的批量传输用于大容量数据的传输，适用于需要高速传输的设备，如存储设备、摄像头等。
9. USB协议的中断传输USB协议的中断传输用于周期性的数据传输，适用于需要实时响应的设备，如键盘、鼠标等。
usb协议详解
usb协议详解USB协议详解。
USB（Universal Serial Bus）是一种用于连接计算机和外部设备的通用接口标准。
它的出现极大地方便了人们的生活和工作，成为了现代计算机设备中不可或缺的一部分。
USB协议作为USB接口的核心，对于理解USB接口的工作原理和应用具有重要意义。
本文将对USB协议进行详细解析，帮助读者更好地理解和应用USB接口。
首先，USB协议包括了物理层、数据链路层、传输层和应用层四个部分。
在物理层，USB接口采用了差分信号传输技术，能够有效地抵抗噪声干扰，提高数据传输的可靠性。
数据链路层负责数据的分组和错误检测，保证数据的完整性和正确性。
传输层则负责数据的传输和管理，包括数据的打包和解包，以及数据的流控等功能。
应用层则是USB协议的最上层，负责定义USB设备的功能和通信协议。
其次，USB协议定义了大量的标准设备类别，包括存储设备、打印设备、音频设备、视频设备等。
这些标准设备类别使得不同厂家生产的设备可以在不同的计算机上通用，大大提高了设备的兼容性和可扩展性。
此外，USB协议还定义了大量的通信协议，包括控制传输、批量传输、中断传输和等时传输等，这些传输方式适用于不同的数据传输场景，满足了各种设备的需求。
另外，USB协议还规定了设备的插拔管理、电源管理和配置管理等功能。
设备的插拔管理包括了设备的识别和初始化过程，保证设备可以正确地被计算机识别和使用。
电源管理则包括了设备的供电和节能管理，使得设备可以根据需要进行供电和节能，延长设备的使用寿命。
配置管理则包括了设备的配置和控制，使得设备可以根据不同的需求进行灵活的配置和控制。
最后，USB协议的发展也在不断地完善和演进。
USB 1.0、USB 2.0、USB 3.0和USB 3.1等不同版本的USB协议相继推出，不断地提高了USB接口的传输速度和功能特性。
同时，USB Type-C接口的出现也使得USB接口在连接方式和功能上有了更大的突破，成为了未来计算机设备的主流接口标准。
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16.2 USB系统基本概念
• 16.2.1 USB主机
USB的所有数据通信（不论是上行通信还是下行 通信）都由USB主机启动，所以USB主机在整 个数据传输过程中占据着主导地位。在USB系 统中只允许有一个主机。从开发人员的角度看， USB主机可分为三个不同的功能模块：客户软 件、USB系统软件和USB总线接口。 • (1) 客户软件 • (2) USB系统软件 • (3) USB总线接口
第16章 USB接口与编程实例
主要内容：
•USB概述 •USB设备 •USB物理特性 •USB通信协议 •JB8的USB模块的编程方法
16.1 USB概述
• USB协议有两种：USB1.1和USB2.0。
USB2.0和USB1.1完全兼容。USB1.1支持的 数据传输率为12Mbps和1.5Mbps（用于慢 速外设），USB2.0支持的数据传速率可达 480Mbps。在普通用户看来，USB系统就是 外设通过一根USB电缆和PC机连接起来。 通常把外设称为USB设备，把其所连接的 PC机称为USB主机。将指向USB主机的数据 传输方向称为上行通信，把指向USB设备的 数据传输方向称为下行通信。
16.2 USB系统基本概念
• 16.2.2 USB设备
一个USB设备由三个功能模块组成：USB总线接口、USB逻辑 设备和功能单元。这里的USB总线接口指的是USB设备中的串行接口 引擎（SIE）；USB逻辑设备被USB系统软件看作是一个端点的集合； 功能单元被客户软件看作是一个接口的集合。SIE、端点和接口都是 USB设备的组成单元。为了更好地描述USB设备的特征，USB提出了 设备架构的概念。从这个角度来看，可以认为USB设备是由一些配置、 接口和端点组成的，即一个USB设备可以含有一个或多个配置，在每 个配置中可含有一个或多个接口，在每个接口中可含有若干个端点。 其中，配置和接口是对USB设备功能的抽象，实际的数据传输由端点 来完成。在使用USB设备前，必须指明其采用的配置和接口。这个步 骤一般是在设备接入主机时设备进行自举时完成的，我们在后面会进 一步介绍。USB设备使用各种描述符来说明其设备架构，包括设备描 述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符以及字符串描述符，它 们通常被保存在USB设备的固件程序中。
usb协议深入解读
usb协议深入解读
USB（通用串行总线）是一种广泛使用的计算机接口标准，主要用于连接计算机和其他外部设备。
它诞生于1994年，由微软、英特尔和惠普等公司联合开发。
USB协议是USB接口的通信协议，它定义了计算机如何与外部设备进行通信。
USB协议是一种分层协议，从上到下分为三层：应用层、传输层和物理层。
1.应用层：这一层主要负责处理应用程序的请求，例如文件传输、设备驱动程序等。
2.传输层：这一层负责将数据打包成包，并通过USB总线传输。
它提供了四种类型的传输方式：控制传输、批量传输、中断传输和同步传输。
每种传输方式都有其特定的用途和特性。
3.物理层：这一层负责实际的物理连接和信号传输。
它定义了USB设备的物理特性，如电压、电流等，并规定了USB设备的物理连接方式，如插头和插座的形状、尺寸等。
在USB协议中，数据是以数据包的形式传输的。
每个数据包都包含一个同步字段、一个包标识符字段、一个数据字段和一个校验字段。
同步字段用于同步数据包的开始和结束；包标识符字段用于标识数据包的类型；数据字段包含实际传输的数据；校验字段用于检查数据包的完整性。
USB协议还定义了设备的枚举过程，即计算机如何识别和配置外部设备。
枚举过程中，计算机通过发送请求给设备，获取设备的描述信息，然后根据这些信息对设备进行配置。
总的来说，USB协议是一种灵活、高效、易于使用的通信协议，它使得外部设备的连接和配置变得更加简单和方便。
随着USB标准的不断发展，现在USB接口已经成为计算机和其他设备的标配接口之一。
USB通信协议——深入理解
USB通信协议——深⼊理解USB通信协议——深⼊理解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->HostOUT Host->DeviceSETUP Host->DevicePING Device->Host1.3 Start-of-Frame(SOF) PacketsSOF包由Host发送给Device。
USB基本知识及通信协议
USB基本知识及通信协议USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种广泛应用于计算机和电子设备的通信接口标准，使设备之间可以快速、简便地进行数据传输和电力供应。
USB接口在现代科技发展中起着重要作用，了解USB的基本知识和通信协议对于使用和开发USB设备的人来说至关重要。
一、USB的历史与发展USB接口标准最早是由英特尔、微软、康柏和IBM等公司于1996年共同提出的。
当时，计算机中各类接口数量庞大，用户使用不方便，为了解决这一问题，USB通信接口迅速崭露头角。
随着技术的进步，USB接口标准也在不断改进和升级，从最初的USB 1.0发展到今天的USB 3.0和USB 3.1版本。
二、USB的基本特点1. 插拔方便：USB接口是热插拔的，不需要重启电脑或设备即可插拔设备，大大方便了用户的使用。
2. 通用性强：几乎所有的电脑和电子设备都提供了USB接口，能够连接各种类型的设备，如打印机、键盘、鼠标、移动存储设备等。
3. 数据传输速度快：USB接口支持高速数据传输，随着版本的升级，速度也得到了逐步提高。
USB 3.1接口的传输速度可达到10 Gbps。
4. 电力供应能力强：USB接口不仅可以传输数据，还可以为设备提供电力供应，解决了设备在使用过程中的电力问题。
三、USB的工作原理1. 主机与从机：USB通信中，一个是主机（Host），主要负责整个系统的管理和控制；另一个是从机（Peripheral），负责执行主机的命令并传输数据。
2. 异步传输：在USB中，数据的传输是异步进行的。
主机和从机通过令牌（Token）来协调传输行为，主机发送令牌，从机返回响应，然后进行数据传输。
3. 枚举过程：插入一个USB设备后，主机需要对该设备进行枚举（Enumeration）。
主机通过发送设备描述符和配置描述符等命令，获取设备的类型、功能和参数，从而确定如何与设备进行通信。
4. 数据传输：USB支持多种数据传输方式，包括控制传输（Control Transfer）、批量传输（Bulk Transfer）、中断传输（Interrupt Transfer）和等时传输（Isochronous Transfer）。
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16.2 USB系统基本概念
• 16.2.2 USB设备
一个USB设备由三个功能模块组成：USB总线接口、USB逻辑 设备和功能单元。这里的USB总线接口指的是USB设备中的串行接口 引擎（SIE）；USB逻辑设备被USB系统软件看作是一个端点的集合； 功能单元被客户软件看作是一个接口的集合。SIE、端点和接口都是 USB设备的组成单元。为了更好地描述USB设备的特征，USB提出了 设备架构的概念。从这个角度来看，可以认为USB设备是由一些配置、 接口和端点组成的，即一个USB设备可以含有一个或多个配置，在每 个配置中可含有一个或多个接口，在每个接口中可含有若干个端点。 其中，配置和接口是对USB设备功能的抽象，实际的数据传输由端点 来完成。在使用USB设备前，必须指明其采用的配置和接口。这个步 骤一般是在设备接入主机时设备进行自举时完成的，我们在后面会进 一步介绍。USB设备使用各种描述符来说明其设备架构，包括设备描 述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符以及字符串描述符，它
利用设备地址、端点号和传输方向就可以指定一个端点，并和它 进行通信。
0号端点比较特殊，它有数据输入IN和数据输出OUT两个物理
单元，且只能支持控制传输。
《嵌入式技术基础与实践》
16.2 USB系统基本概念
• 16.2.2 USB设备
• ⑤字符串
在USB设备中通常还含有字符串描述符，以说明一些专用信息， 如制造商的名称、设备的序列号等。它的内容以UNICODE的形式给 出，且可以被客户软件所读取。对USB设备来说，字符串描述符是可 选的。
《嵌入式技术基础与实践》
（2）USB通信的格式
空闲
0 11 0
1
0 0 01 1
1
01
0
数据
反向不 归零码
图16-4 反向不归零编码
使用反向不归零编码方式可以保证数据传输的完整性，而且不
要求传输过程中有独立的时钟信号。反向不归零编码不是一个 新的编码方式。它在许多方面都有应用。图16-4给出了一个数 据流和编码之后的结果。在反向不归零编码时，遇到“0”转换， 遇到“1”保持。反向不归零码必须保持与输入数据的同步性， 以确保数据采样正确。反向不归零码数据流必须在一个数据窗
432 1
12
43
A型连接头
B型连接头
《嵌图入16式-2 技US术B连基接础头与实践》
16.3 USB物理特性
• 16.3.2 USB信号
(1) 差分信号技术特点
传统的传输方式大多使用“正信号”或者“负信号”
二进制表达机制，这些信号利用单线传输。用不同的信号电 平范围来分别表示1和0，它们之间有一个临界值，如果在 数据传输过程中受到中低强度的干扰，高低电平不会突破临
16.2 USB系统基本概念
• 16.2.2 USB设备
• ④端点
端点是USB设备中的实际物理单元，USB数据传输就是在主机和 USB设备各个端点之间进行的。端点一般由USB接口芯片提供，例如 Freescale的MC68HC908JB8。USB设备中的每一个端点都有唯一 的端点号，每个端点所支持的数据传输方向一般而言也是确定的：或 是输入（IN）或是输出（OUT），也有些芯片提供的端点的数据方 向是可以配置的，例如MC68HC908JB8包含有两个用于数据收发的 端点：端点1和端点2。其中端点1只能用于数据发送，即支持输入 （IN），端点2既能用于数据发送也可用于数据接收，即支持输入 （IN）和输出（OUT）操作。需要注意的是，在这里数据的传输方 向是站在主机的立场上来看得。比如端点1只能发送数据，在主机看 来是端点1向主机输入数据，即IN操作；当端点2配置为接收数据时， 主机向端点2输出数据，即OUT操作。这一点是初学者比较容易产生 混淆的地方。
从一个设备连回到主机，称为上行连接；从主机到设备
的连接，称为下行连接。为了防止回环情况的发生，上行和 下行端口使用不同的连接器所以USB在电缆和设备的连接中 分别采用了两种类型的连接头，即图16-2所示的A型连接头 和B型连接头。每个连接头内的电线号与图16-2的引脚编号 是一致的。A型连接头，用于上行连接，即在主机或集线器 上有一个A型插座，而在连接到主机或集线器的电缆的一端 是A型插头。在USB设备上有B型插座，而B型插头在从主机 或集线器接出的下行电缆的一端。采用这种连接方式，可以 确保USB设备、主机/集线器和USB电缆始终以正确的方式 连接，而不出现电缆接入方式出错，或直接将两个USB设备 连接到一起的情况。
《嵌入式技术基础与实践》
16.2 USB系统基本概念
• 16.2.1 USB主机
USB的所有数据通信（不论是上行通信还是下行 通信）都由USB主机启动，所以USB主机在整 个数据传输过程中占据着主导地位。在USB系 统中只允许有一个主机。从开发人员的角度看， USB主机可分为三个不同的功能模块：客户软 件、USB系统软件和USB总线接口。 • (1) 客户软件 • (2) USB系统软件 • (3) USB总线接口
16.3 USB物理特性
• 16.3.1 USB接口
USB使用一根屏蔽的4线电缆与网络上的设备进行互
联。数据传输通过一个差分双绞线进行，这两根线分别标
为 D+ 和 D- ， 另 外 两 根 线 是 Vcc 和 Ground ， 其 中 Vcc 向
USB设备供电。使用USB电源的设备称为总线供电设备，
《嵌入式技术基础与实践》
16.2 USB系统基本概念
• 16.2.1 USB主机
– (1) 客户软件
客户软件负责和USB设备的功能单元进行通信，以实现其 特定功能。一般由开发人员自行开发。客户软件不能直接访 问USB设备，其与USB设备功能单元的通信必须经过USB系 统软件和USB总线接口模块才能实现。客户软件一般包括 USB设备驱动程序和界面应用程序两部分。
③接口
一个配置可以包含一个或多个接口，如对一个光驱来说，当用 于文件传输时使用其大容量存储接口；而当用于播放CD时，使用其 音频接口。接口是端点的集合，可以包含一个或多个可替换设置，用 户能够在USB处于配置状态时，改变当前接口所含的个数和特性。接 口描述符用于说明USB设备中各个接口的特性，如接口所属的设备类 及其子类等。USB设《备嵌的入每式个技接术口基都础必与须实有践一》个接口描述符。
们通常被保存在USB设备的固件程序中。
《嵌入式技术基础与实践》
16.2 USB系统基本概念
• 16.2.2 USB设备
①设备
设备代表一个USB设备，它由一个或多个配置组成。设备描述 符用于说明设备的总体信息，并指明其所含的配置的个数。一个USB 设备只能有一个设备描述符。
②配置
一个USB设备可以包含一个或多个配置，如USB设备的低功耗 模式和高功耗模式可分别对应一个配置。在使用USB设备前，必须为 其选择一个合适的配置。配置描述符用于说明USB设备中各个配置的 特性，如配置所含接口的个数等。USB设备的每一个配置都必须有一 个配置描述符。
USB设备驱动程序负责和USB系统软件进行通信。通常， 它向USB总线驱动程序发出I/O请求包（IRP）以启动一次 USB数据传输。此外，根据数据传输的方向，它还应提供一 个或空或满的数据缓冲区以存储这些数据。
界面应用程序负责和USB设备驱动程序进行通信，以控制 USB设备。它是最上层的软件，只能看到向USB设备发送的 原始数据和从USB设备接收的最终数据。
管道和USB设备中的端点一一对应。一个USB设备含有多少个 端点，其和主机进行通信时就可以使用多少条管道，且端点的类型决 定了管道中数据的传输类型，如中断端点对应中断管道，且该管道只 能进行中断传输。传输类型在后面会介绍。不论存在着多少条管道， 在各个管道中进行的《数嵌据入传式输技都术是基相础互与独实立践的》。
图16-1 USB主机和USB设备的连接 《嵌入式技术基础与实践》
16.1 USB概述
• 主机定时对集线器的状态进行查询。当一个新设
备接入集线器时，主机会检测到集线器状态改变， 主机发出一个命令使该端口有效并对其进行设置。 位于这个端口上的设备进行响应，主机收到关于 设备的信息，主机的操作系统确定对这个设备使 用那种驱动程序，接着设备被分配一个唯一标识 的地址，范围从0~127，其中0为所有的设备在 没有分配惟一地址时使用的默认地址。主机向它 发出内部设置请求。当一个设备从总线上移走时， 主机就从其可用资源列表中将这个设备删除。
降低。
《嵌入式技术基础与实践》
（2）USB通信的格式
NRZI编码器 差分驱动器 电缆段
差分驱动器 NRZI解码器
D+
D-
图16-3 在USB电缆上使用双向不归零编码和差动信号的传输
USB的数据包使用反向不归零编码（NRZI）。图16-3描述了在 USB电缆段上传输信息的步骤。反向不归零编码由传送信息的 USB代理程序完成；然后，被编码的数据通过差分驱动器送到 USB电缆上；接着，接收器将输入的差分信号进行放大，将其送 给解码器。使用该编码和差动信号传输方式可以更好地保证数据 的完整性并减少噪声干扰。
第16章 USB接口与编程实例
主要内容：
•USB概述 •USB设备 •USB物理特性 •USB通信协议 •JB8的USB模块的编程方法
《嵌入式技术基础与实践》
16.1 USB概述
• USB协议有两种：USB1.1和USB2.0。
USB2.0和USB1.1完全兼容。USB1.1支持的 数据传输率为12Mbps和1.5Mbps（用于慢 速外设），USB2.0支持的数据传速率可达 480Mbps。在普通用户看来，USB系统就是 外设通过一根USB电缆和PC机连接起来。 通常把外设称为USB设备，把其所连接的 PC机称为USB主机。将指向USB主机的数据 传输方向称为上行通信，把指向USB设备的 数据传输方向称为下行通信。