USB协议层数据格式

USB协议层数据格式

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1. 硬件拓扑结构
   

• compound device ：多个设备组合起来，通过HUB跟Host相连
• composite device ：一个物理设备有多个逻辑设备(multiple interfaces)

在软件开发过程中，我们可以忽略Hub的存在，硬件拓扑图简化如下：

一个物理设备里面可能有多个逻辑设备，Hos可以外接多个逻辑设备，硬件拓扑图如下：

2. 协议层

要理解协议层、理解数据如何传输，带着这几个问题去看文档、看视频：

• 如何寻址设备？
• 如何表示数据方向(读、还是写)
• 如何确认结果？

提前罗列出来：

• USB系统是一个Host对应多个设备，要传输数据首先要通知设备：
  • 发出IN令牌包：表示想读数据，里面含有设备地址
  • 发出OUT令牌包：表示想写数据，里面含有设备地址
• 数据阶段：
  • Host想读数据：前面发出IN令牌包后，现在读取数据包
  • Host想发出数据：前面发出OUT令牌包后，现在发出数据包
• 结果如何？有握手包
  • Host想读数据，设备可能未就绪，就会回应NAK包
  • Host想写数据，它发出数据后，设备正确接收了，就回复ACK包

2.1 字节/位传输顺序

先传输最低位(LSB)。在后续文档中，描述数据时按照传输顺序从左到右列出来。

2.2 SYNC域

Host发出SOP信号后，就会发出SYNC信号：它是一系列的、最大传输频率的脉冲，接收方使用它来同步数据。对于低速/全速设备，SYNC信号是8位数据(从做到右是00000001)；对于高速设备，SYNC信号是32位数据(从左到右是00000000000000000000000000000001)。使用NRZI编码时，前面每个"0"都对应一个跳变。

在很多文档里，把SOP和SYNC统一称为"SYNC"，它的意思是"SYNC"中含有"SOP"。

2.3 包格式

USB总线上传输的数据以包为单位。USB包里含有哪些内容(“域”)？

• SOP：用来表示包的起始

• SYNC：用来同步时钟

• PID：表示包的类型

• 地址：在USB硬件体系中，一个Host对应多个Logical Device，那么Host发出的包，如何确定发给谁？

  • 发给所有设备：包里不含有设备地址
  • 发给某个设备：包里含有设备地址、端点号

• 帧号、数据等跟PID相关的内容

• CRC校验码

发起一次完整的传输，可能涉及多个包。那么，第1个包里含有设备地址、端点号，后续的包就没必要包含设备地址、端点号。

2.3.1 PID域

注意：所有的