USB四种传输模式

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更多参考可查阅 http://www.usb.org/developers/docs/

USB传输的4种模式：

BULK：块数据传输

追求数据完整性，CRC校验，故该种传输方式，虽然可以做大数据的传输，但是并不适合实时传输；

Interrupt：中断传输

也是实时传输，对数据准确性有一定保证；

ISO：同步传输

追求实时性，无校验，允许有一定的误码率，一般用于实时传输比如视频会议，音频等；

control：控制数据传输

USB四种传输模式

当USB插入USB总线时，USB控制器会自动为该USB设备分配一个数字来标示这个设备。另外，在设备的每个端点都有一个数字来表明这个端点。
USB设备驱动向USB控制器驱动请求的每次传输被称为一个事务（Transaction），事务有四种类型，分别是Bulk Transaction、Control Transaction、Interrupt Transaction和Isochronous Transaction。每次事务都会分解成若干个数据包在USB总线上传输。每次传输必须历经两个或三个部分，第一部分是USB控制器向USB设备发出命令，第二部分是USB控制器和USB设备之间传递读写请求，其方向主要看第一部分的命令是读还是写，第二部分有时候可以没有。第三部分是握手信号。以下针对这四种传输，分别进行讲解。

1．Bulk传输事务

顾名思义，改种事务传输主要是大块的数据，传送这种事务的管道叫做Bulk管道。这种事务传输的时候分为三部分，如图17-10所示。第一部分是Host端发出一个Bulk的令牌请求，如果令牌是IN请求则是从Device到Host的请求，如果是OUT令牌，则是从Host到Device端的请求。
第二部分是传送数据的阶段，根据先前请求的令牌的类型，数据传输有可能是IN方向，也有可能是OUT方向。传输数据的时候用DATA0和DATA1令牌携带着数据交替传送。

第三部分是握手信号。如果数据是IN方向，握手信号应该是Host端发出，如果是OUT方向，握手信号应该是Device端发出。握手信号可以为ACK，表示正常响应，也可以是NAK表示没有正确传送。STALL表示出现主机不可预知的错误。
在第二部分，即传输数据包的时候，数据传送由DATA0和DATA1数据包交替发送。数据传输格式DATA1和DATA0，这两个是重复数据，确保在1数据丢失时0可以补上，不至于数据丢失。如图17-11所示。

（点击查看大图）图17-10 Bulk传输

图17-11 Bulk传输时的令牌

2．控制传输事务

控制传输是负责向USB设置一些控制信息，传送这种事务的管道是控制管道。在每个USB设备中都会有控制管道，也就是说控制管道在USB设备中是必须的。控制传输也分为三个阶段，即令牌阶段、数据传送阶段、握手阶段，如图17-12所示。

图17-12 控制传输事务

3．中断传输事务

在USB设备中，有种处理机制类似于PCI中断的机制，这就是中断事务。中断事务的数据量很小，一般用于通知Host某个事件的来临，例如USB鼠标，鼠标移动或者鼠标单击等操作都会通过中断管道来向Host传送事件。在中断事务中，也分为三个阶段，即令牌阶段、数据传输阶段、握手阶段，如图17-13所示。

（点击查看大图）图17-13 中断传输事务

4．同步传输事务

USB设备中还有一种事务叫同步传输事务，这种事务能保证传输的同步性。例如，在USB摄像头中传输视频数据的时候会采用这种事务，这种事务能保证每秒有固定的传输量，但与Bulk传输不同，它允许有一定的误码率，这样符合视频会议等传输的需求，因为视频会议首先要保证实时性，在一定条件下，允许有一定的误码率。同步传输事务有只有两个阶段，即令牌阶段、数据阶段，因为不关心数据的正确性，故没有握手阶段，如图17-14所示。

图17-14 同步传输事务

1、数据丢失原因：

（1）主要原因是Windows不是实时系统，不能保证每次都是准时地完成BULK IN操作，特别是有其他进程运行时（如：笔记本的电源管理、实时杀毒等）。此外如果机器上有其他USB设备，也会造成USB带宽受限引起BULK 传输的实时性不能保证，造成数据丢失。

（2）BULK传输要进行CRC校验，一旦发现有错，数据作废，需要重传，但这是实时系统不允许的，当然也就造成数据丢失。

（3）Device的数据缓冲区容量不够大，以至于HOST稍有停顿，缓冲区就会溢出，造成数据丢失。

(4) 如CY7C68013A数据手册46页图21所示，在Slave FIFO Asynchronous Write模式, SLWR周期必须 >=120ns,即SLWR频率<=8.3MHz，否则会导致端点FIFO中的数据丢失。

2、解决办法：

（1）卸载主机中所有影响USB带宽和实时性的软件模块，特别是笔记本的电源管理和杀毒软件，拔掉(卸载)其它USB Devices。

（2）加大Device的发送Buffer（例如在数据源于端点之间加个大容量的FIFO，如：IDT72V2103等）和Host的接收Buffer容量，加大HOST每次BULK传输的总字节数（可减少“微帧”间隔时间）。

（3）如果对个别数据出错（是出错，不是丢失！）的要求不是很严格（如用于观测的图像数据，个别数据出错看不出来，但丢失数据就有可能错行，彩色图像还会错色），可改用ISO方式(注意ISO每帧必须是1024字节)，即使传输出错（可能是个别数据出错，对视频图像影响不大！）也保留数据，不需重传，尽量保证传输的实时性，减少数据丢失。