USB的开发之标准篇

equest blocks)来实现的。
在正式的介绍USB的驱动程序之前,先还是来看看USB的物理和逻辑结构。

传输方式
在USB的数据传送的方式下,有四种的传输方式:控制(Control)同步(isochronous)中断(interrupt)大量(bulk)。如 果你是从硬件开始来设计整个的系统,你还要正确选择传送的方式,而作为一个驱动程序的书写者,就只需要弄清楚他是采用的什么工作方式就行了。
通常所有的传送方式下的主动权都在PC边,也就是host边。

控制(Control)方式传送：控制传送是双向传送，数据量通常较小。USB系统软件用来主要进行查询、配置和给USB设备发送通用的命令。控制传送方 式可以包括8、16、32和64字节的数据，这依赖于设备和传输速度。控制传输典型地用在主计算机和USB外设之间的端点(Endpoint)0之间的传 输，但是指定供应商的控制传输可能用到其它的端点。

同步(isochronous)方式传送：同步传输提供了确定的带宽和间隔时间（latency)。它被用于时间严格并具有较强容错性的流数据传输，或者 用于要求恒定的数据传送率的即时应用中。例如执行即时通话的网络电话应用时，使用同步传输模式是很好的选择。同步数据要求确定的带宽值和确定的最大传送次 数。对于同步传送来说，即时的数据传递比完美的精度和数据的完整性更重要一些。

中断(interrupt)方式传送：中断方式传输主要用于定时查询设备是否有中断数据要传送。设备的端点模式器的结构决定了它的 查询频率，从1到255ms之间。这种传输方式典型的应用在少量的分散的、不可预测数据的传输。键盘、操纵杆和鼠标就属于这一类型。中断方式传送是单向的 并且对于host来说只有输入的方式。

大量(bulk)传送：主要应用在数据大量传送传送和接受数据上，同时又没有带宽和间隔时间要求的情况下，要求保证传输。打印机和扫描仪属于这种类型。这 种类型的设备适合于传输非常慢和大量被延迟的传输，可以等到所有其它类型的数据的传送完成之后再传送和接收数据。

USB将其有效的带宽分成各个不同的桢(frame),每桢通常是1ms时间长。每个设备每桢只能传送一个同步的传送包。在完成了系统的配置信息和连接之 后,USB的host就会对不同的传送点和传送方式做一个统筹安排,用来适应整个的USB的带宽。通常情况下,同步方式和中断方式的传送会占据整个带宽的 90%,剩下的就安排给控制方式传送数据。

USB的低层结构
USB设备
USB的设备可以接在PC上的任意的USB接口上。而使用HUB还可以扩展使更多的USB设备连接到系统中,USB的HUB有一个上行的端口(到 host),有多个的下行端口(连接其它的设备),从而可以使整个的系统可以扩展的连接127个外设,其中HUB也酸外设。对于USB系统来说,USB的 host永远是PC边,所有的其他连接到host都称为设备,在设备与设备之间是无法实现直线通信的,只有通过host的管理与调节才能够实现数据的互相 传送.在系统中,通常会有一个根HUB,这个HUB一般有两个下行的端口。
一个PC可以拥有一个或多个的USB host控制器。一般有两种类型的控制器:UHCI(USB host控制器接口),OHCI(开放的host控制器接口)。Windows的USB类驱动程序对于每一种的控制器类型都有一种miniclass驱动程序来支持。

USB的物理信号
USB的电缆有四根线,两根传送的是5V的电源,有一些直接和电源HUB相连的设备可以直接利用它来供电。另外的两根是数据线,数据线是单工的,在整个的 一个系统中的数据速率是一定的,要么是高速,要么是低速,没有一个可以中间变速的设备来实现数据码流的变速.在这一点上,USB和1394有明显的差别。
USB的总线可以在不使用的时候被挂起,这样一来就可以节约能源。
在有些时候的总线还有可能挡机(stall),比如说象数据传送的时候突然被打断，这个时候通过host的重新配置可以实现总线的重新工作。

低层协议
USB的物理协议规定了大多数的在总线上的数据格式，通常一个全速的数据桢可以最多有的1500bytes,而对于低速的桢最多有187bytes。
桢通常是用来分配带宽给不同的数据传送方式。同时由于桢结构的规律性，桢的这种特性也可以用来做同步信号来使用。
一个最小的USB的数据块叫做包(packet)，包包括同步信号，包标识（packet ID)，CRC和传送的数据。Packet ID共有以下十种：

token OUT IN SOF SETUP
data DATA0 DATA1
handshake ACK NAK STALL
special PRE

Transactions（数据交换）
一个transaction是在host和设备（device)之间的不连续相互数据交换，通常由host开始交换，交换的开始是由Token的包开始 的，接下来是双方向上的数据包，在数据包传送完之后，就会由设备（device）返回一个握手（handshake)包。USB系统通过IN,OUT,和 SETUP的包来指定USB地址和endpoint（最多是128个，0通常被用来用做缺省的传送配置信息的）,并且这些被指定的设备必须通过上面形式的 包来回应这种形式的指定。每个SETUP的包包含8个byte的数据，数据用来指示传送的数据类型。对于DATA数据包来说，设置两种类型的数据包是为了 能够在传送数据的时候做到更加的精确。ACK handshake的包用来指示数据传送的正确性，而STALL handshake则表示数据包在传送的过程中出了故障，并且请示host重新发数据或者清除这次传送。PRE格式的包主要是用在在一个USB的系统中如 果存在不同速率的设备的时候，将不同于总线速度的设备中就会回应一个PRE的包从而会忽略该设备。
各种不同类型的包的大小是不同的，DATA的数据包最大是1023bytes.