USB封包中的数据域类型

USB接口是以令牌封包为主（token based）的总线协议，而且PC主机掌握了这个总线的一切主控权。换而言之，一切的沟通都由PC主机来负责激活与执行。再加上，由于USB不占用任何PC的中断向量、DMA或是任何输人／输出的资源，因此，必须通过严谨的协议才能与外围设各达成通信的目的，进而执行各项传输的命令。当然，在USB的通信协议中，不仅只有令牌封包而已，还包含了数据封包、握手封包以及特殊封包等。因此，就必须先介绍USB封包类型中的各种数据域的格式，并加以说明。

　　不同的封包类型，含有不同数量与形态的数据域。以下依序介绍各种数据域的规范与结构。而通过不同形态的数据域的组成，即可构成所要的封包类型。

　　封包内所包含的信息数据位于1～3 074字节之间。第1个字节总是封包标识符（PID），用来定义其余的信息字节所要表达的意义。而封包的最后一部分，则是封包结束EOP（End－of－Packet）标识符。

　　但应注意，USB的串行传输是先送出最低位LSB，然后再依序送出，直到最高位MSB为止，如图1所示。而PID［0：3］与PID［0：3］的意义稍后会再加以解释。

　　图1 封包格式

　　首先，介绍第一个，也是每一种封包都含有的数据域：同步列数据域。

　　1．同步列（Synchronization Sequence，SYNC）数据域

　　SYNC字段由8位组成，作为每一个数据封包的前导，用来产生同步，将会起始PLL。因此，它的数值固定为：00000001。这个字段仅可以在闲置时，作传输之用。封包的起始是由总线从J状态转换成K状态的变化所产生设置的。大部分的传送过程是由传送器在下一个可用的位时间所驱动的，并用来产生一个SYNC序列。而另一端的接收器即可利用此序列，将其所接收到时钟与所接收到的数据传输过程，两者加以调和，如此即可确保封包的信息部分是可靠地接收到。这个SYNC序列以2个K状态来结束，且在下一个位时间，开始传递封包的信息。

　　此外，若针对高速传输，SYNC序列将会由PC主机所产生，且其中包含了09位的SYNC（KJ KJKJ…KJKK）。虽然这些SYNC序列将会由于集线器的阻隔而消耗若干信号，但在最后末端的设备至少可以收到12位SYNC序列。而这已足够去锁住接收的时钟，并用来产生PLL。但对低速／全速的设备来说，仅需使用8位SYNC序列。

　　2．封包标识符（Packet Identifier，PID）数据域

　　PID字段紧随在SYNC字段后面，用来表示数据封包的类型。PID字段由一个4位的标识符栏以及一个互为补码的检查栏组成。在表3，2中，列出了封包的类型，其可分为令牌、数据、握手或特殊等4种封包类型。这4种类型可由PID［0：1］2个位来定义。此外，在每一种的封包类型中，还可通过PID［2：3］2个位来定义出不同的封包格式。例如，在令牌封包中，又可细分为OUT、IN、SETUP与SOF等4种封包格式。如此，可推类至其余的封包类型。但在2．0规范中，新增了几个封包标识符，其中，数据封包类型新添了DATA2与DATA3两个封包标识符。

　　表 各种封包的类型与规范

续表

　　3．地址（Address，ADDR）数据域

　　ADDR数据域由7位组成，可用来寻址出达127个外围设各。当然每一个设各仅能对应一个唯一的地址，而每当新的外围设各刚连接至USB接口时，拥有预设的地址0，其后再赋予新的地址。也因此，27－1（预设地址）＝127外围设备。

　　4．端点（Endpoint，EN！）P）数据域

　　ENDP数据域由4位组成，之前有提及过，端点是类似微管线的概念。通过这4位，可以定义出高达16个端点。但基本上，只使用15个端点。而通过端点描述符的设置，则最多可寻址出30个端点。这个ENDP数据域仅用在IN、OUT与SETUP令牌封包中。对于低速的设各可支持端点0以及端点1作为中断传输模式（如CY7C63O／iXX微控制器系列），而全速设各则可以拥有15个输人端点（IN）与15个输出端点（OUT）共30个端点。Cypress USB微控制器的CY7C64213与CY7C64313系列则最多可支持31个端点（另外包含一个端点0）。

　　5．循环冗余检验（Cycle Redundancy Checks，CRC）数据域

　　根据不同的封包类型，CRC数据域由不同数目的位组成。其中，最重要的数据封包采用CRC16的数据域（16位），而其余的封包类型则采用CRC5的数据域（5位）。其中的的循环冗余检验CRC，是一种用来做数据错误检测的技术。这是由于数据在做串行传输时，有时候会发生若干错误。因此，CRC可根据数据算出一个检验值，然后依此判断数据的正确性。

　　通过前面所介绍的5个数据域，即可构成了大部分的封包类型，而以下再介绍其余特殊的数据域。

　　6．数据（data）栏

仅存于Data封包内，而根据不同的传输类型，拥有不同的字节大小，从0～1 024字节（仅能在等时传输时设置