1、USB的誕生背景
在USB未誕生之前,各種設備要連接到計算機上,都需要通過各自不同各類的接口。如鍵盤、鼠標使用PS/2接口;打/復印機使用DB-25并行端口;串口使用DE-9串行端口。而且以上接口大多不可熱插撥,每次添加設備都需要重啟計算機。一種易于使用、低成本、高傳輸速率、靈活協(xié)議、支持擴展的新總線誕生了,他就是USB總線——通用串行總線(Universal Serial Bus)。
2、USB標準的發(fā)展演變史
USB通信傳輸協(xié)議的制定組織是USB-IF,成員有因特爾、微軟、惠普、蘋果等。從 1996 年的第一代 USB 1.0 開始到現(xiàn)在最新的 USB4,中間迭代了很多版本,也經歷過多次改名。其標準主要包括以下幾個版本,而本文的內容也是基于USB2.0的標準編寫的。
A) USB1.0
B) USB2.0
C) USB3.0
D) USB3.1
E) USB3.2
F) USB4
3、USB總線的系統(tǒng)結構
USB系統(tǒng)分為兩部分——USB主機、USB設備,當然還有他們之間的連接。結構如下圖:
USB總線拓撲結構示意圖如下:
USB2.0標準設備共分為兩類:USB2.0全速設備(FULL SPEED)和USB2.0高速設備(HIGH SPEED),兩者區(qū)別如下:
a、度:全速最高支持12Mbps、高速最高支持480Mbps;
b、上拉電阻:USB2.0標準為區(qū)分全速和高速設備,協(xié)議規(guī)定分別在D+和D-上接一個1.5K的上拉電阻。其中,全速設備上拉電阻位于D+、高速設備位于D-;
4、USB主機與從機建立連接的過程(枚舉)如下:
■設備插入(通過上拉電阻確定設備接入,且區(qū)分是全速設備還是高速設備)
■主機供電
■初始化設備
■獲取設備描述符
■再復位
■分配地址(以下操作使用新的設備地址)
■再次獲取設備描述符
■獲取配置描述符
■獲取字符串描述符
■根據上面獲取的配置,配置設備
■配置完成即可開始通信
轉換為以下更通俗易懂的過程:
當設備連上后:
主機:你是啥設備???
設備:0x12 0x01 0x00 0x02……設備描述符
主機:你都有些什么配置(功能)???
設備:0x09 0x02……配置描述符(包括接口描述符、端點描述符、功能描述符等)
(主機通過上一步所讀取配置描述符,了解設備如項功能所使用的接口和端點)
主機:你有幾個接口啊?
設備:0x09 0x04 0x00……接口描述符
主機:每個接口都用哪些端點???
設備:0x07 0x05 0x82……端點描述符
主機:我知道啦,那我們開始傳輸數(shù)據吧。
設備:好的。
至此,整個連接過程建立完成,主機設備間可以開始通信。
注意:USB連接以及通信過程中,所有通信發(fā)起者都是USB主機,設備只能被動響應。
4、枚舉過程中各種描述符
各種描述符之間的關系圖:
■設備描述符
■配置描述符
■接口描述符
■端點描述符
■字符串描述符
注:以上圖片參考來自網絡
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