实例介绍
【实例简介】
USB2.0协议。本书规范了 USB 的工业标准。该规范介绍了USB 的总线特点、协议内容、事务种类、总线管理、接口编程的设计，以及建立系统、制造外围设备所需的标准。
与规范及开发指南 电压分布 第八章协议层 位定序 同步字段 包字段格式 包标识符字段 地址字段 帧号字段 数据字段 循环冗余校验 包格式 标记包 帧开始( 数据包 握手包 握手回答( 事务格式 批处理事务 控制传送 中断事务 同步事务 数据切换同步和重试 通过建立标记初始化 成功的数据事务 损坏,或者不被接受数据 损坏的手 低速事务 错误检测和恢复 包错误种类 总线周转( )时间 错误的 超时干扰( )和活动性丧失( )的恢复 第九章 设备架构 设备状态 外置的设备状态 总线标号 通用设备操作 动杰插接与拔开 地址分配 配冒 数据传送 电源管理 请求处理 请求错误 设备请求 域 域 域 域 域 标准设惫请求 清除特性 取得配置 与规范及开发指南 取得描述符 取得接口设冒 取得状态 设置地址 设置配置值 设冒描述表 设置特性 设置接口 同步帧 描述表 标准描述表的定义 设备 配置 接口 节点 字串 设备类定义 描述表 接口与结点的使用 请求 第十章 主机:硬件与软件 主机概况 概论 控制机构 数据沇 收集状态及活动统计数据 电气接口因素 主机控制器功能 状态处理 串行化与反串行化 帧产生 数据处理 协议引擎 传输差错控制 远程唤醒 根集线器 主机系统接口 软件功能概论 设备配置 资源管理 数据传输 普通数据定义 主机控制器驱动器 概况 命令工具功能 通道设施 通过 设施管理 将操作系统起动前的控制交给操作系统 操作系统环境指南 第十一章集线器规范 概述 集线器的帧微型帧定时器 与规范及开发指南 内部接口 下行接口 上行端口 转发中继器 总线状态的评估 挂起和恢复 集线器的复位行为 集线器端口的电源控制 端口的组成 端口变化信息的处理 与规范及开发指南 第章术语和缩略词 确认信号 止在使用的设备 异步数据 异步自适应速率 异步抽样转换率 音频设备 美国电线标准 帧传输中的总线动作 带宽 比特 数据填充以使可以提取时钟信号 每秒多少比特 每秒多少字节 缓冲区 批量传送 总线标号 字节 Capabilities:能力 Characteristics:特征 Client:客户 Configuring Software:配置软件 Control endpoint:控制端口 Control pipe:控制通道 Control transfer:控制传送 CTI:计算机电信组织 Cyclic Redundancy Check(CRC):循坯冗余校验 Default. Address:缺省地址 Default pipe:缺省通道 Device:设备、器件 Device address:设备地址 Device endpoint:设备端口 Device resource;设备资源 Device software:设备软件 Downstream:下行 Dr 驱动 DWORD:双字 Dynamic Insertion and Removal:动态插入与拆除 Electrically erasable programmable read Only Memory EEprom:电擦写可编程只读存 储器 End User:终端用户 Endpoint:端口 Endpoint Address:端口地址 Endpoint direction:端口指向 Endpoint Number:端凵号 EOF:咴结束 EOP:包结束 External port:外设端∏ 与规范及开发指南 False eop:错误的包结束标志 Frame 帧 Frame Pat tern:帧结构 Fu1l- duplex:全双工 Function:功能、功能部件 Lnd shake packet:握于包 Host:主机 Host Controller:主机控制器 Host controller driver(HCD):主机控制驱动 Host resourses:主机资源 Hub:集线器 Ilub tier:lb层 Interrupt request(IRQ):中断请求 Interrupt Transfer:中断传送 I/0 Request packet(IRP):输出/输入请求包 Isochronous data:同步数据 Isochronous device:同步设备 Isochronous Sink Endpoint:同步接收端 Isochronous Sourse endpoint:同步源端 Isochronous transfer:同步传送 Differ:抖动 kb/s:传送速率每秒几千比特 kB/s:传送速率每秒几千字节 Little endian: LOA:有始无终的总线传输 LSb:最低比特 LSB:最低字节 Mh/s:传送速率每秒儿兆比特 MB/s:传送速率每秒几兆字节 Message pipe:消息通道 MSb:最高比特 MSB:最高字节 NAK:不确认 Non return to zero invert(NRzI):非归零翻转码 Object:对象 Packet:数据包 Packet buffer:数据包缓冲区 Packet Id(PID):数据包标小位 Phase:时项、相位 PH hase locke d loop(PLD:锁相环 Physical device:物理部件 Pipe:通道 Polling:查询 Port:口、端口 Power On reset(POR):电源复位 Programmable data rate:可编程数据速率 Protocol:协议 Rate Adaption(RA):自适应速率 Request:请求、申请 Retire:取消、终止 Root hub:根集线器、主机Hub 与规范及开发指南 Root port:根集线器的下游端冂 ample:取样、抽样 Sample rate(Fs):抽样速率 Sample rate Conversion(SRC):抽样转换率 Service:服务 Sevice interval:服务间隙 Service jitter:服务质量的抖动参数 Sevice rate:指定端∏每单位时间的服务数目 SOP:包开始 Stage:控制传输的某个阶段 Start-o- Frame(SOF):帧廾始 Stream Pipe:流通道 Synchronization Type:同步类型 Synchronous ra:同步的RA Synchronous sro:同步的SR Sysem Programming Interface(SPI):系统可编程接口 Terminaton Time Division Multiplexing(TDM):时分复用 amout:超时 Token packet:标忐包 Transaction:处理事务 Transfer:传送 Transfer Type:传送类型 Turn- around time:USB传输中包与包之间的间隔时间,以防止传输冲突 Universal serial Bus driver(USBD):USB驱动器 Univeral serial Bus Resources:USB提供的资源 Upstream:上行 Virtual device:虚拟设备 Word:字(16位) 与规范及开发指南 第章绪论 起因 Intel公司开发的通用串行总线架构(USB)的目的主要基于以下三方面考虑 (-)计算机与电话之间的连接:显然用计算机来进行计算机通信将是下一代计算机基 本的应用。机器和人们的数据交互流动需要一个广泛而又便宜的连通网络。然而,由于目 前产业间的相互独立发展,尚未建立统·标准,而USB则可以广泛的连接计算机和电话。 ()易用性:众所周知,PC机的改装是极不灵活的。对用户友好的图形化接口和一些 软硬件机制的结合,加上新一代总线结构使得计算机的冲突人量减少,闩.易于改装。但以 终端用户的眼光来看,PC机的输入/输出,如串行/并行端口、键盘、鼠标、操纵杆接口 孳,均还没有达到即插即用的特性,USB正是在这种情况下问世的 (三)端口扩充:外闱设备的添加总是被相当有限的端口数目限制着。缺少一个双向、 价廉、与外设连接的中低速的总线,限制了外围设备(诸如电话/电传/调制解调器的适配 器、扫描仪、键盘、PDA)的开发。现有的连接只可对极少设备进行优化,对于PC机的新的 功能部件的添加需定乂一个新的接口来满足上述需要,USB就应运而生。它是快速、双 向、同步、动态连接且价格低廉的串行接口,可以满足PC机发展的现在和未来的需要。 规范的目标 本书规范了USB的工业标准。该规范介绍了USB的总线特点、协议内容、事务种类、 总线管理、接口编程的设计,以及建立系统、制造外围设备所需的标准。 设计USB的目标就是使不同厂家所生产的设备可以在一个开放的体系下广泛的使用 该规范改进了便携商务或家用电脑的现有体系结构,进而为系统生产商和外设丌发商提供 了足够的空间来创造多功能的产品和开发广阔的市场,并不必使用陈旧的接口,害怕失去 兼容性。 适用对象 ·该规范主要面向外设开发商和系统生产商。并且提供了许多有价值的信息给操作系 统/BIOS/设备驱动平台、IHVS/ISVS适配器,以及各科计算机牛产厂家使用。 该USB版本的规范可以用来设计开发新产品,改进一些经典的模型,并开发相应的 软件。所有的产品都应遵循这个规范LSB1.1。 本书结构 第一章至第四章为读者提供了一个纲要,第五章至第十章则提供了USB的所有的具体 技术细节。 ·外设厂家应着眼于第四章至第十章 USB的主机控制器应用主要参考第四章至第七章和第九、十章。 USB设备驱动厂家主要参考第四、七、九章 《 Universal Serial Bus Device Class Specification》·书可以作为本书的补充 和参考。各种设备的规范是形形色色的,如有疑问,请与 USB Implements Forum索要更多 细节。 读者也可以为向操作系统厂商索取关于USB的·些具体特性。 与规范及开发指南 第章背景知识 本章将对USB背景知识作简单措述,其中主要包括设计目标、总线特性,以及现行技 术特点。 的设计目标 USB的⊥业标准是对PC机现有的体系结构的扩充。USB的设计主要遵循以下几个准 易于扩充多个外用设备 ·价格低廉,且支持12M比特率的数据传输: ·对声音音频和压缩视频等实吋数据的充分支持: 协议灵活,综合了同步和异步数据传输 兼容了不同设备的技术 ·综合了不同PC机的结构和体系特点; ·提供一个标准接口,广泛接纳各种设各; 赋予PC机新的功能,使之可以接纳许多新设备 使用的分类 表21按照数据传输率UB可以达到)进行了分类。可以看到,12M比特率可以包括 中遮和低速的情况。总的来说,中速的传输是同步的,低速的数据来自交互的设备,USB 改计的初衷是针对桌血电脑而不是应用于可移动的环境下的。软件体系通过对各种主机控 制器提供支持以保证将来对USB的扩充 性舵 应用 特性 低速 键盘、鼠标、游戏棒 低价格、热插拔、易用性 交互设备 ·1020kb/ 速 ⅠSBN、PBX、POTS 低价格、易用性、动态插 ·电话、音频、压缩视频 拔、限定带宽和延迟 500kb/ s-10Mb/s 晑速 音频、磁盘 高带宽、限定延迟、易用性 音频、磁盘 ·25-500Mb/s 表3-1 特色 USB的规范能针对不同的性能价格比要求提供不同的选择,以满足不同的系统和部件 及相应不同的功能,其主要特色可归结为以下几点 终端用户的易用性 为接缆和连接头提供了单一模型; 电气特性与用户无关 自我检测外改,自动地进行设备驱动、设置; ·动态连接,动态重置的外设。 广泛的应用性: 适应不同设备,传输速率从几千比特率到几十兆比特率: 在同一线上文持同步、异步两种传输模式; 支持对多个设备的同时操作; 可同时操作127个物理设备; ·在主机和改备之间可以传输多个数据和信息流; 【实例截图】
【核心代码】
USB2.0协议。本书规范了 USB 的工业标准。该规范介绍了USB 的总线特点、协议内容、事务种类、总线管理、接口编程的设计，以及建立系统、制造外围设备所需的标准。
与规范及开发指南 电压分布 第八章协议层 位定序 同步字段 包字段格式 包标识符字段 地址字段 帧号字段 数据字段 循环冗余校验 包格式 标记包 帧开始( 数据包 握手包 握手回答( 事务格式 批处理事务 控制传送 中断事务 同步事务 数据切换同步和重试 通过建立标记初始化 成功的数据事务 损坏,或者不被接受数据 损坏的手 低速事务 错误检测和恢复 包错误种类 总线周转( )时间 错误的 超时干扰( )和活动性丧失( )的恢复 第九章 设备架构 设备状态 外置的设备状态 总线标号 通用设备操作 动杰插接与拔开 地址分配 配冒 数据传送 电源管理 请求处理 请求错误 设备请求 域 域 域 域 域 标准设惫请求 清除特性 取得配置 与规范及开发指南 取得描述符 取得接口设冒 取得状态 设置地址 设置配置值 设冒描述表 设置特性 设置接口 同步帧 描述表 标准描述表的定义 设备 配置 接口 节点 字串 设备类定义 描述表 接口与结点的使用 请求 第十章 主机:硬件与软件 主机概况 概论 控制机构 数据沇 收集状态及活动统计数据 电气接口因素 主机控制器功能 状态处理 串行化与反串行化 帧产生 数据处理 协议引擎 传输差错控制 远程唤醒 根集线器 主机系统接口 软件功能概论 设备配置 资源管理 数据传输 普通数据定义 主机控制器驱动器 概况 命令工具功能 通道设施 通过 设施管理 将操作系统起动前的控制交给操作系统 操作系统环境指南 第十一章集线器规范 概述 集线器的帧微型帧定时器 与规范及开发指南 内部接口 下行接口 上行端口 转发中继器 总线状态的评估 挂起和恢复 集线器的复位行为 集线器端口的电源控制 端口的组成 端口变化信息的处理 与规范及开发指南 第章术语和缩略词 确认信号 止在使用的设备 异步数据 异步自适应速率 异步抽样转换率 音频设备 美国电线标准 帧传输中的总线动作 带宽 比特 数据填充以使可以提取时钟信号 每秒多少比特 每秒多少字节 缓冲区 批量传送 总线标号 字节 Capabilities:能力 Characteristics:特征 Client:客户 Configuring Software:配置软件 Control endpoint:控制端口 Control pipe:控制通道 Control transfer:控制传送 CTI:计算机电信组织 Cyclic Redundancy Check(CRC):循坯冗余校验 Default. Address:缺省地址 Default pipe:缺省通道 Device:设备、器件 Device address:设备地址 Device endpoint:设备端口 Device resource;设备资源 Device software:设备软件 Downstream:下行 Dr 驱动 DWORD:双字 Dynamic Insertion and Removal:动态插入与拆除 Electrically erasable programmable read Only Memory EEprom:电擦写可编程只读存 储器 End User:终端用户 Endpoint:端口 Endpoint Address:端口地址 Endpoint direction:端口指向 Endpoint Number:端凵号 EOF:咴结束 EOP:包结束 External port:外设端∏ 与规范及开发指南 False eop:错误的包结束标志 Frame 帧 Frame Pat tern:帧结构 Fu1l- duplex:全双工 Function:功能、功能部件 Lnd shake packet:握于包 Host:主机 Host Controller:主机控制器 Host controller driver(HCD):主机控制驱动 Host resourses:主机资源 Hub:集线器 Ilub tier:lb层 Interrupt request(IRQ):中断请求 Interrupt Transfer:中断传送 I/0 Request packet(IRP):输出/输入请求包 Isochronous data:同步数据 Isochronous device:同步设备 Isochronous Sink Endpoint:同步接收端 Isochronous Sourse endpoint:同步源端 Isochronous transfer:同步传送 Differ:抖动 kb/s:传送速率每秒几千比特 kB/s:传送速率每秒几千字节 Little endian: LOA:有始无终的总线传输 LSb:最低比特 LSB:最低字节 Mh/s:传送速率每秒儿兆比特 MB/s:传送速率每秒几兆字节 Message pipe:消息通道 MSb:最高比特 MSB:最高字节 NAK:不确认 Non return to zero invert(NRzI):非归零翻转码 Object:对象 Packet:数据包 Packet buffer:数据包缓冲区 Packet Id(PID):数据包标小位 Phase:时项、相位 PH hase locke d loop(PLD:锁相环 Physical device:物理部件 Pipe:通道 Polling:查询 Port:口、端口 Power On reset(POR):电源复位 Programmable data rate:可编程数据速率 Protocol:协议 Rate Adaption(RA):自适应速率 Request:请求、申请 Retire:取消、终止 Root hub:根集线器、主机Hub 与规范及开发指南 Root port:根集线器的下游端冂 ample:取样、抽样 Sample rate(Fs):抽样速率 Sample rate Conversion(SRC):抽样转换率 Service:服务 Sevice interval:服务间隙 Service jitter:服务质量的抖动参数 Sevice rate:指定端∏每单位时间的服务数目 SOP:包开始 Stage:控制传输的某个阶段 Start-o- Frame(SOF):帧廾始 Stream Pipe:流通道 Synchronization Type:同步类型 Synchronous ra:同步的RA Synchronous sro:同步的SR Sysem Programming Interface(SPI):系统可编程接口 Terminaton Time Division Multiplexing(TDM):时分复用 amout:超时 Token packet:标忐包 Transaction:处理事务 Transfer:传送 Transfer Type:传送类型 Turn- around time:USB传输中包与包之间的间隔时间,以防止传输冲突 Universal serial Bus driver(USBD):USB驱动器 Univeral serial Bus Resources:USB提供的资源 Upstream:上行 Virtual device:虚拟设备 Word:字(16位) 与规范及开发指南 第章绪论 起因 Intel公司开发的通用串行总线架构(USB)的目的主要基于以下三方面考虑 (-)计算机与电话之间的连接:显然用计算机来进行计算机通信将是下一代计算机基 本的应用。机器和人们的数据交互流动需要一个广泛而又便宜的连通网络。然而,由于目 前产业间的相互独立发展,尚未建立统·标准,而USB则可以广泛的连接计算机和电话。 ()易用性:众所周知,PC机的改装是极不灵活的。对用户友好的图形化接口和一些 软硬件机制的结合,加上新一代总线结构使得计算机的冲突人量减少,闩.易于改装。但以 终端用户的眼光来看,PC机的输入/输出,如串行/并行端口、键盘、鼠标、操纵杆接口 孳,均还没有达到即插即用的特性,USB正是在这种情况下问世的 (三)端口扩充:外闱设备的添加总是被相当有限的端口数目限制着。缺少一个双向、 价廉、与外设连接的中低速的总线,限制了外围设备(诸如电话/电传/调制解调器的适配 器、扫描仪、键盘、PDA)的开发。现有的连接只可对极少设备进行优化,对于PC机的新的 功能部件的添加需定乂一个新的接口来满足上述需要,USB就应运而生。它是快速、双 向、同步、动态连接且价格低廉的串行接口,可以满足PC机发展的现在和未来的需要。 规范的目标 本书规范了USB的工业标准。该规范介绍了USB的总线特点、协议内容、事务种类、 总线管理、接口编程的设计,以及建立系统、制造外围设备所需的标准。 设计USB的目标就是使不同厂家所生产的设备可以在一个开放的体系下广泛的使用 该规范改进了便携商务或家用电脑的现有体系结构,进而为系统生产商和外设丌发商提供 了足够的空间来创造多功能的产品和开发广阔的市场,并不必使用陈旧的接口,害怕失去 兼容性。 适用对象 ·该规范主要面向外设开发商和系统生产商。并且提供了许多有价值的信息给操作系 统/BIOS/设备驱动平台、IHVS/ISVS适配器,以及各科计算机牛产厂家使用。 该USB版本的规范可以用来设计开发新产品,改进一些经典的模型,并开发相应的 软件。所有的产品都应遵循这个规范LSB1.1。 本书结构 第一章至第四章为读者提供了一个纲要,第五章至第十章则提供了USB的所有的具体 技术细节。 ·外设厂家应着眼于第四章至第十章 USB的主机控制器应用主要参考第四章至第七章和第九、十章。 USB设备驱动厂家主要参考第四、七、九章 《 Universal Serial Bus Device Class Specification》·书可以作为本书的补充 和参考。各种设备的规范是形形色色的,如有疑问,请与 USB Implements Forum索要更多 细节。 读者也可以为向操作系统厂商索取关于USB的·些具体特性。 与规范及开发指南 第章背景知识 本章将对USB背景知识作简单措述,其中主要包括设计目标、总线特性,以及现行技 术特点。 的设计目标 USB的⊥业标准是对PC机现有的体系结构的扩充。USB的设计主要遵循以下几个准 易于扩充多个外用设备 ·价格低廉,且支持12M比特率的数据传输: ·对声音音频和压缩视频等实吋数据的充分支持: 协议灵活,综合了同步和异步数据传输 兼容了不同设备的技术 ·综合了不同PC机的结构和体系特点; ·提供一个标准接口,广泛接纳各种设各; 赋予PC机新的功能,使之可以接纳许多新设备 使用的分类 表21按照数据传输率UB可以达到)进行了分类。可以看到,12M比特率可以包括 中遮和低速的情况。总的来说,中速的传输是同步的,低速的数据来自交互的设备,USB 改计的初衷是针对桌血电脑而不是应用于可移动的环境下的。软件体系通过对各种主机控 制器提供支持以保证将来对USB的扩充 性舵 应用 特性 低速 键盘、鼠标、游戏棒 低价格、热插拔、易用性 交互设备 ·1020kb/ 速 ⅠSBN、PBX、POTS 低价格、易用性、动态插 ·电话、音频、压缩视频 拔、限定带宽和延迟 500kb/ s-10Mb/s 晑速 音频、磁盘 高带宽、限定延迟、易用性 音频、磁盘 ·25-500Mb/s 表3-1 特色 USB的规范能针对不同的性能价格比要求提供不同的选择,以满足不同的系统和部件 及相应不同的功能,其主要特色可归结为以下几点 终端用户的易用性 为接缆和连接头提供了单一模型; 电气特性与用户无关 自我检测外改,自动地进行设备驱动、设置; ·动态连接,动态重置的外设。 广泛的应用性: 适应不同设备,传输速率从几千比特率到几十兆比特率: 在同一线上文持同步、异步两种传输模式; 支持对多个设备的同时操作; 可同时操作127个物理设备; ·在主机和改备之间可以传输多个数据和信息流; 【实例截图】
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