SylixOS USB总线原理浅析

1. USB总线的工作原理

1.1 USB总线的硬件接线

如图 1.1和图 1.2所示，USB接口只有4条线：VCC，GND，D-，D+。PC机的USB插孔的D-和D+数据线均连接15K欧姆的下拉电阻。而USB设备端的D-或D+数据线连接1.5K欧姆的上拉电阻。当设备插入PC机的时候，会将PC机的D-或D+端的电压拉高，当PC机在D-或D+端检测到高电平时，就知道有设备插入了。如果是PC机D-端被拉高，接入的则是USB低速设备；如果是PC机D+端被拉高，接入的则是USB全速或高速设备。

图 1.1 USB全速（高速）设备硬件接线图

图 1.2 USB低速设备硬件接线图
1.2 USB设备获取设备信息过程

如图 1.3所示，当PC机检测到有USB设备插入后，会主动向设备发送命令包，请求设备的设备信息。设备必须向PC机回复设备的信息（以描述符形式）。

图 1.3 USB设备获取设备信息过程

2. USB总线的一些概念

USB结构类型是主从结构。所有的USB传输，都是从USB主机方发起。例如：USB鼠标滑动一下立刻产生数据，但是它没有能力通知PC机来读取数据，只能被动地等待PC机读取它的数据。
USB传输速度有：低速1.5Mbps（USB1.0协议）、全速12Mbps（USB1.1协议）、高速480Mbps（USB2.0协议）和超高速5Gbps（USB3.0协议）。
USB的传输类型：
控制传输：可靠，时间有保证，比如：USB设备的识别过程；
批量传输：可靠，时间没有保证，比如：U盘；
中断传输：可靠，实时，比如：USB鼠标；
实时传输：不可靠，实时，比如：USB摄像头。
USB传输的对象：端点(endpoint)
每一个端点都有传输类型和传输方向。所谓的"读U盘"、"写U盘"，可以细化为：把数据写到U盘的端点1，从U盘的端点2里读出数据。除了端点0外，每一个端点只支持一个方向的数据传输。注意：端点0用于控制传输，既能输出也能输入。术语里、程序里说的输入（IN）、输出（OUT）都是基于USB主机的立场说的。比如鼠标的数据是从鼠标传到PC机，对应的端点称为"输入端点"。
所有USB通信数据的来源和目的都是基于端点。每个USB设备最多包含16个端点，注意：3（IN）和3（OUT）是两个不同的端点。

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