和其他的一樣,,USB" title="USB">USB數(shù)據(jù)是由二進(jìn)制數(shù)字串構(gòu)成的,,首先數(shù)字串構(gòu)成域(有七種),域再構(gòu)成包,,包再構(gòu)成事務(wù)(IN,、OUT、SETUP),,事務(wù)最后構(gòu)成傳輸(中斷傳輸,、并行傳輸、批量傳輸和控制傳輸),。下面簡單介紹一下域,、包,、事務(wù)、傳輸,,請注意他們之間的關(guān)系,。
(一)域:是USB數(shù)據(jù)最小的單位,由若干位組成(至于是多少位由具體的域決定),,域可分為七個類型:
1,、同步域(SYNC),八位,,值固定為0000 0001,,用于本地時鐘與輸入同步
2、標(biāo)識域(PID),,由四位標(biāo)識符+四位標(biāo)識符反碼構(gòu)成,,表明包的類型和格式" title="格式">格式,這是一個很重要的部分,,這里可以計(jì)算出,,USB的標(biāo)識碼有16種,具體分類請看問題五,。
3,、地址域(ADDR):七位地址,代表了設(shè)備在主機(jī)上的地址,,地址000 0000被命名為零地址,,是任何一個設(shè)備第一次連接到主機(jī)時,在被主機(jī)配置,、枚舉前的默認(rèn)地址,,由此可以知道為什么一個USB主機(jī)只能接127個設(shè)備的原因。
4,、端點(diǎn)域(ENDP),,四位,由此可知一個USB設(shè)備有的端點(diǎn)數(shù)量最大為16個,。
5,、幀號域(FRAM),11位,,每一個幀都有一個特定的幀號,,幀號域最大容量0x800,對于同步傳輸有重要意義(同步傳輸為四種傳輸類型之一,,請看下面),。
6、數(shù)據(jù)域(DATA):長度為0~1023字節(jié),在不同的傳輸類型中,,數(shù)據(jù)域的長度各不相同,,但必須為整數(shù)個字節(jié)的長度
7、校驗(yàn)域(CRC):對令牌包和數(shù)據(jù)包(對于包的分類請看下面)中非PID域進(jìn)行校驗(yàn)的一種方法,,CRC校驗(yàn)在通訊中應(yīng)用很泛,,是一種很好的校驗(yàn)方法,至于具體的校驗(yàn)方法這里就不多說,,請查閱相關(guān)資料,只須注意CRC碼的除法是模2運(yùn)算,,不同于10進(jìn)制中的除法,。
(二)包:由域構(gòu)成的包有四種類型,分別是令牌包,、數(shù)據(jù)包,、握手包和特殊包,前面三種是重要的包,,不同的包的域結(jié)構(gòu)不同,,介紹如下
1、令牌包:可分為輸入包,、輸出包,、設(shè)置包和幀起始包(注意這里的輸入包是用于設(shè)置輸入命令的,輸出包是用來設(shè)置輸出命令的,,而不是放據(jù)數(shù)的)
其中輸入包,、輸出包和設(shè)置包的格式都是一樣的:
SYNC+PID+ADDR+ENDP+CRC5(五位的校驗(yàn)碼)
(上面的縮寫解釋請看上面域的介紹,PID碼的具體定義請看問題五)
幀起始包的格式:
SYNC+PID+11位FRAM+CRC5(五位的校驗(yàn)碼)
2,、數(shù)據(jù)包:分為DATA0包和DATA1包,,當(dāng)USB發(fā)送數(shù)據(jù)的時候,當(dāng)一次發(fā)送的數(shù)據(jù)長度大于相應(yīng)端點(diǎn)的容量時,,就需要把數(shù)據(jù)包分為好幾個包,,分批發(fā)送,DATA0包和DATA1包交替發(fā)送,,即如果第一個數(shù)據(jù)包是DATA0,,那第二個數(shù)據(jù)包就是DATA1。但也有例外情況,,在同步傳輸中(四類傳輸類型中之一),,所有的數(shù)據(jù)包都是為DATA0,格式如下:
SYNC+PID+0~1023字節(jié)+CRC16
3,、握手包:結(jié)構(gòu)最為簡單的包,,格式如下
SYNC+PID
(注上面每種包都有不同類型的,USB1.1共定義了十種包,具體請見問題五)
(三)事務(wù):分別有IN事務(wù),、OUT事務(wù)和SETUP事務(wù)三大事務(wù),,每一種事務(wù)都由令牌包、數(shù)據(jù)包,、握手包三個階段構(gòu)成,,這里用階段的意思是因?yàn)檫@些包的發(fā)送是有一定的時間先后順序的,事務(wù)的三個階段如下:
1,、令牌包階段:啟動一個輸入,、輸出或設(shè)置的事務(wù)
2、數(shù)據(jù)包階段:按輸入,、輸出發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)
3,、握手包階段:返回?cái)?shù)據(jù)接收情況,在同步傳輸?shù)腎N和OUT事務(wù)中沒有這個階段,,這是比較特殊的,。
事務(wù)的三種類型如下(以下按三個階段來說明一個事務(wù)):
1、 IN事務(wù):
令牌包階段——主機(jī)發(fā)送一個PID為IN的輸入包給設(shè)備,,通知設(shè)備要往主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù);
數(shù)據(jù)包階段——設(shè)備根據(jù)情況會作出三種反應(yīng)(要注意:數(shù)據(jù)包階段也不總是傳送數(shù)據(jù)的,,根據(jù)傳輸情況還會提前進(jìn)入握手包階段)
1) 設(shè)備端點(diǎn)正常,設(shè)備往入主機(jī)里面發(fā)出數(shù)據(jù)包(DATA0與DATA1交替);
2) 設(shè)備正在忙,,無法往主機(jī)發(fā)出數(shù)據(jù)包就發(fā)送NAK無效包,,IN事務(wù)提前結(jié)束,到了下一個IN事務(wù)才繼續(xù);
3) 相應(yīng)設(shè)備端點(diǎn)被禁止,,發(fā)送錯誤包STALL包,,事務(wù)也就提前結(jié)束了,總線進(jìn)入空閑狀態(tài),。
握手包階段——主機(jī)正確接收到數(shù)據(jù)之后就會向設(shè)備發(fā)送ACK包,。
2、 OUT事務(wù):
令牌包階段——主機(jī)發(fā)送一個PID為OUT的輸出包給設(shè)備,,通知設(shè)備要接收數(shù)據(jù);
數(shù)據(jù)包階段——比較簡單,,就是主機(jī)會設(shè)備送數(shù)據(jù),DATA0與DATA1交替
握手包階段——設(shè)備根據(jù)情況會作出三種反應(yīng)
1)設(shè)備端點(diǎn)接收正確,,設(shè)備往入主機(jī)返回ACK,,通知主機(jī)可以發(fā)送新的數(shù)據(jù),如果數(shù)據(jù)包發(fā)生了CRC校驗(yàn)錯誤,,將不返回任何握手信息;
2) 設(shè)備正在忙,,無法往主機(jī)發(fā)出數(shù)據(jù)包就發(fā)送NAK無效包,通知主機(jī)再次發(fā)送數(shù)據(jù);
3) 相應(yīng)設(shè)備端點(diǎn)被禁止,,發(fā)送錯誤包STALL包,,事務(wù)提前結(jié)束,總線直接進(jìn)入空閑狀態(tài)。
3,、SETUT事務(wù):
令牌包階段——主機(jī)發(fā)送一個PID為SETUP的輸出包給設(shè)備,,通知設(shè)備要接收數(shù)據(jù);
數(shù)據(jù)包階段——比較簡單,就是主機(jī)會設(shè)備送數(shù)據(jù),,注意,,這里只有一個固定為8個字節(jié)的DATA0包,這8個字節(jié)的內(nèi)容就是標(biāo)準(zhǔn)的USB設(shè)備請求命令(共有11條,,具體請看問題七)
握手包階段——設(shè)備接收到主機(jī)的命令信息后,,返回ACK,此后總線進(jìn)入空閑狀態(tài),,并準(zhǔn)備下一個傳輸(在SETUP事務(wù)后通常是一個IN或OUT事務(wù)構(gòu)成的傳輸)
(四)傳輸:傳輸由OUT,、IN、SETUP事務(wù)其中的事務(wù)構(gòu)成,,傳輸有四種類型,中斷傳輸,、批量傳輸,、同步傳輸、控制傳輸,,其中中斷傳輸和批量轉(zhuǎn)輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)一樣,,同步傳輸有最簡單的結(jié)構(gòu),而控制傳輸是最重要的也是最復(fù)雜的傳輸,。
1,、中斷傳輸:由OUT事務(wù)和IN事務(wù)構(gòu)成,用于鍵盤,、鼠標(biāo)等HID設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸中
2,、批量傳輸:由OUT事務(wù)和IN事務(wù)構(gòu)成,用于大容量數(shù)據(jù)傳輸,,沒有固定的傳輸速率,,也不占用帶寬,當(dāng)總線忙時,,USB會優(yōu)先進(jìn)行其他類型的數(shù)據(jù)傳輸,,而暫時停止批量轉(zhuǎn)輸。
3,、同步傳輸:由OUT事務(wù)和IN事務(wù)構(gòu)成,,有兩個特殊地方,第一,,在同步傳輸?shù)腎N和OUT事務(wù)中是沒有返回包階段的;第二,,在數(shù)據(jù)包階段所有的數(shù)據(jù)包都為DATA0
4、控制傳輸:最重要的也是最復(fù)雜的傳輸,控制傳輸由三個階段構(gòu)成(初始設(shè)置階段,、可選數(shù)據(jù)階段,、狀態(tài)信息步驟),每一個階段可以看成一個的傳輸,,也就是說控制傳輸其實(shí)是由三個傳輸構(gòu)成的,,用來于USB設(shè)備初次加接到主機(jī)之后,主機(jī)通過控制傳輸來交換信息,,設(shè)備地址和讀取設(shè)備的描述符,,使得主機(jī)識別設(shè)備,并安裝相應(yīng)的驅(qū)動程序,,這是每一個USB開發(fā)者都要關(guān)心的問題,。
1、初始設(shè)置步驟:就是一個由SET事務(wù)構(gòu)成的傳輸
2,、可選數(shù)據(jù)步驟:就是一個由IN或OUT事務(wù)構(gòu)成的傳輸,,這個步驟是可選的,要看初始設(shè)置步驟有沒有要求讀/寫數(shù)據(jù)(由SET事務(wù)的數(shù)據(jù)包階段發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)請求命令決定)
3,、 狀態(tài)信息步驟:顧名思義,,這個步驟就是要獲取狀態(tài)信息,由IN或OUT事務(wù)構(gòu)成構(gòu)成的傳輸,,但是要注意這里的IN和OUT事務(wù)和之前的INT和OUT事務(wù)有兩點(diǎn)不同:
1) 傳輸方向相反,,通常IN表示設(shè)備往主機(jī)送數(shù)據(jù),OUT表示主機(jī)往設(shè)備送數(shù)據(jù);在這里,,IN表示主機(jī)往設(shè)備送數(shù)據(jù),,而OUT表示設(shè)備往主機(jī)送數(shù)據(jù),這是為了和可選數(shù)據(jù)步驟相結(jié)合;
2) 在這個步驟里,,數(shù)據(jù)包階段的數(shù)據(jù)包都是0長度的,,即SYNC+PID+CRC16
除了以上兩點(diǎn)有區(qū)別外,其他的一樣,,這里就不多說