USB2.0相关的规范总结

有三个文档，一个是《Universal Serial Bus Specification》，一个是《Universal Host Controller Interface Design Guide》，还有一个是《Enhanced Host Controlelr Interface for Universal Serial Bus》。      花了三个星期的时间，前面两个星期的效率还可以，看起来比较认真，理解的也相对清楚些，到后来是在是有些看不下去了，以至于想吐的地步，但不管怎么样，总 算是基本看完了。现在做做总结：首先是《Universal Host Controller Interface Design Guide》，也就是USB2.0的规范。这篇文献从USB2.0的背景开始，对USB2.0技术的各个方面进行详细的描述和定义。我主要阅读了第4章及 其以后的部分。真要总结起来，恐怕不是这一篇日志就能总结得了的，我也不准备那样，毕竟周立功已经把中文版的书都出版了，且不管翻译的怎么样。下面我就把 零碎记录的一些东西录下来吧，顺便想到什么也写下来，当然谈不上系统了。USB系统在物理连接上是分层的星型拓扑结构，而在逻辑上，所有的USB设备都直 接连接到HOST Controller。不管中间接了几个HUB。USB最多支持7层，127个设备。也就是说在一个USB系统中，最多可以有5个HUB级联。在USB规 范中，对传输线和HUB的延迟都有比较严格的定义。USB总线上数据内容的含义是由USB体系解析的，USB的硬件不负责内容的解析。USB总线上共有两 种数据，一种是流数据（Stream），一种是信息数据（Message）USB体系可分为三层：             HOST端------------------------Device端客户软件（USB应用软件）     功能接口 （Interface）         USB系统软件                   端点（默认端点和其他端点集）       USB主机控制器                 USB总线接口端点（Endpoint）是USB通讯模型的终端多个端点组成接口（interface）0端点是一个特别的端点，任何USB设备均有0端 点，也称为默认端点，主要用于USB设备的配置、命令等。USB应用软件通过接口访问USB设备，接口又由端点组成，USB通讯在USB主机控制器的控制 下按照USB规范定义的格式和方式进行。

USB总线上的数据逐帧传送，高速USB总线上的帧称为微帧（microFrame），周期为125uS，全速以 及低速USB总线上的帧周期为1mS。不论高速、全速还是低速总线，帧序号以1mS为单位递增，即连续8个微帧的帧号是一样的。每个帧（微帧）可以包含多 个数据传输，例如可以由若干和同步传输、若干个中断传输以及批量传输构成。

控制传输在端点0进行，主要完成设备的配置、命令发送等。控制传输由三个步骤组 成：令牌+数据+握手，也可能没有数据，而只包括令牌和握手两个阶段。不论有没有数据，最后均由一个方向和前一阶段相反的握手传输结束，如。token out (set up) + Data0(out) + IN handshake;token in(set up) + IN handshake;token in(set up) + Data1(in) + out handshake(data length = 0);

同步传输是一种实时性极强的传输，没有重传机制，所以是不可靠的。在每一（微）帧的传输任务排定时，同步传输具有最高的优先级。

中断传输是一种延迟 有限的传输，具备重传机制，是一种可靠的传输。传输任务排定时优先级低于同步传输，但高于其他两种传输。高速-高带宽端点可以在每个（微）帧中最多进行3 次中断传输。

批量传输是一种延迟不确定的传输，这种传输尽量利用带宽进行传输，可以实现较高的速率，比较适合传送大的数据。也是一种可靠的传输。

USB分 层结构中，客户软件通过设备驱动程序访问USB设备，设备驱动程序则通过HCD（主机控制器驱动）访问USB总线，完成数据的传输。USB总线上，数据的 传输按照little endian进行，即一个字节中最低有效位在前，最高有效位在后。

Packet是USB总线上数据传输的最小单位。每个Packet均由sync同步域开 始。（KJKJKK for L/F speed (15个KJ)KJKJKJ...KJKK for high-speed）Packet的格式由USB规范定义，格式如下：

USB 响应USB的响应共包括ACK、NAK、NYET、STALL几种。ACK表示肯定的应答，数据已经被接收，并准备好接收下一个数据包。NAK表示否定的 应答，当前数据包未被接收，希望重传。NYET表示当前的数据已经被接收，但尚未准备好接收下一个数据包，期待PING测试。STALL则表示错误或端点 被设置STALL。

USB带宽被分为每秒1000帧。USB 1.1中的同步传输限制在每个帧的每个设备端点传输一个数据包。最大的包大小为1023字节，每秒总数据传输率为1 Mbps。USB 2.0不仅将数据率提高到480 Mbps，还将每个帧分成8个微帧，以降低对设备缓存的需求。USB 2.0还将每个设备的每个微帧1024字节的包容量扩大到3个数据包的容量。这样USB 2.0中ISO数据率从1 Mbps提高到24 Mbps (每秒1000帧 × 每帧8微帧 × 每微帧3个数据包 × 每数据包1024字节)。

搞了这么久USB了，还是不知道DATA0,DATA1的最大包长，以及端点描述符中的最大包长与68013的端点缓冲区有什么关系，经过二小时的奋斗得出如下结论：
       1.DATA0或DATA1实际上就是一个端点描述符中的最大包长。换句话说，68013发一次数据包就是一个DATA0或             DATA1

2.微帧是用来作为传输时间基准的。在每个微帧之间可以传一到多次 DATA0/DATA1,但是根据DATA0/DATA1(也就是68013一次发送的数据的长度)的大小，每个微帧之间可以传送DATA数据包的个数也 不同，DATA0/DATA1越大，每个微帧之间能传输的DATA的数据包的个数越少。在此 这个是指端点的包长度 单位字节

3.在USB2.0之中限定了描述符中的最大包长，是因为在一个微帧内由于物理条件的限制(物理带宽、bit率的原因)，只能传输那么多。

4.固件使用的USB协议其实就是用来与上位机驱动进行通信的一种语言。换句话说，里面的描述符中的内容都是给上位机驱动看的。其中端点中的最大包长也就 是指的是，硬件的端点缓冲区。如果端点缓冲区比描述符中的最大包长小（在USB2.0协议最大包长范围之内)，那么USB硬件接收到的数据在一定情况下将 会被截断，如果端点缓冲区比描述符中的最大包长大（在USB2.0协议最大包长范围之内)，端点缓冲将会被浪费。