USB2.0协议学习笔记---基本概念

概念 

USB是一种串行通信总线（Universal Serial Bus），经历的版本有USB1.0，USB1.1、USB2.0等。USB是一种主从模式的结构，因此它无法在设备与设备。主机与主机之间互连进行数据交换。直到USB OTG的出现，它通过在不同场合下将身份切换，从而做到主从分时共存一个设备中。

不同USB协议版本的对比

版本	低速（LS）	全速（FS）	高速（HS）
USB 1.0	1.5Mb/s	12Mb/s	不支持
USB 1.1	1.5Mb/s	12Mb/s	不支持
USB 2.0	1.5Mb/s	12Mb/s	450Mb/s

USB的优点想必用过的人都有所体会。比如即插即用，接口标准统一，扩展性好。。。 USB是一种主从结构的工作模型，主机叫HOST，从机设备叫DEVICE，一个USB主控制器就是可以一个HOST，他可以同时连接127个设备。USB的另一个优点就是极少的链接电缆线，现在常见的USB设备大多数都是仅需要4个线就可以进行快速的数据交换传输，标准USB有4根线缆 ：5V Vbus、差分数据线正D+、查分数据线负D-、最后是地线。USB OTG中又增加了一条身份识别的ID线。且在USB低速和全速传输过程中采用的是电压传输模式，到了后来的2.0的高速模式采用了电流驱动传输模式。

USB的设备接入检测机制

主机端在两条差分线上各接了一个15k的下拉电阻，因此在没有设备接入是D+ 和D-就都是低电平。而在设备端会通过将D+或者D-上接一个1.5k的上拉电阻，具体接在那条线上根据设备的速度决定，低速设备接在D-线上，高速和全速设备接在D+上。因此当设备通过USB接口接入主机端时就会有一根差分数据线会在两个电阻的作用下将一条差分数据线电平钳位到3V左右，主机端将检测出这一状态就认为有设备接入了。

USB 描述符与USB的关系

  USB只是一种串行通信总线，提供了数据通路在设备和主机之间，主机要区分不同的设备都有什么样的功能同时获取设备的相关信息，这些信息就在描述符中进行定义，为了方便并标准化USB的描述符，USB标准定义了一系列的描述符，有设备描述符（Device Descriptor）、配置描述符（Configuration Descriptor），接口描述符（Interface Descriptor）、端点描述符（End-point  Descriptor）、字符串描述符（String  Descriptor）、特殊类描述符（class Descriptor）等。这些描述符就是USB标准中指定的一些用来定义USB设备的特性功能的一些profile。

设备描述符

每个USB设备只有一个设描述符下面是USB描述符的结构，它长度固定为18个字节。设备描述符主要记录的信息有：USB协议版本号、设备类型、端点0的最大包长、厂商ID（VID）、产品ID（PID），设备版本号，厂商字符串索引，产品字符串索引，设备序列号和可能的配置数等。

配置描述符

配置描述符主要记录的信息有、配置所包含的接口数，配置的编号，供电方式。是否支持远程唤醒，电流需求量等。

接口描述符

接口描述符主要记录的信息有接口的编号，接口端点数、接口所使用的类、子类、协议、等。

端点描述符

端点描述符主要记录的信息有、端点号及方向、端点的传输类型，最大包长度、查询时间，间隔等

字符串描述符

字符串描述，服务主要是提供一些方便人们阅读的信息，但不是必须。

USB主机在检测到USB设备接入之后就会开始枚举，这个过程后面在仔细研究。现在我理解的意思就是开始和USB设备协商，相互了解，了解的途径就是向USB设备要各种“证件”信息（描述符），从这些证件信息就能知道接入的USB设备是谁，他能干什么活，他的名字和身份证号等信息，等USB主控制器查完所有证件后他就会接受一个USB设备到他的门下，然后给USB设备分配一个7比特的学号，以后就叫学号点名“做题”了。这就是USB描述符的作用，USB设备就是靠这些描述符定义功能等特性的，后面在逐个详细介绍描述符的组成和意义。

参考：《圈圈教你玩USB（第二版）》

2019-05-29  22:24:11