USB 原理及实战，16课时学习心得打卡

21cns***

第一课时：USB原理及实战一

1、USB四根线：Vbus是5伏，D+/D-是3.3伏，GND；
2、SETUP阶段，请求和描述符的概念；
3、数据负载阶段，IN和OUT都是对主机来讲的；
4、USB接口发展，USB1.0和USB1.1是通常说的低速USB，USB2.0是高速USB，USB3.0是超高速USB（单片机一般用不到）；
5、USB主控制器：OHCI（USB1.1标准，非X86），UHCI（INTEL的USB1.0/1.1标准，与OHCI不兼容）、EHCI（INTEL的USB2.0标准）、xHCI（USB3.0标准）
6、USB拓扑结构：包含一个主机（包括主控制器和根集线器）和多个分层（最多7层，含主机）星型连接的外围设备；
7、USB协议分层：接口对应应用层（逻辑上的接口），端点对应数据传输层，总线接口对应物理层；
8、USB线缆：红Vbus，白D-，绿D+，黑GND，D+/D-是一对双绞线，可减少共模干扰，增加传输距离；
9、常用USB连接器，TYPE-A型、Micro-B型、Type-C型；
10、USB编码方式：不归零反转差分(Non-Return to Zero Indicates,NRZI)编码，电平不变表示逻辑1，电平变化表示逻辑0，每6个连续的逻辑1后插入一个逻辑0确保定时信息的同步；
11、USB总线状态：13个状态
差分1（VD+>VD-）,差分0（VD+<VD-）
单端0（SE0，D+/D-均为低），单端1（SE1，D+/D-均为高）
J状态-低速（差分0时），J状态-全速/高速（差分1时）
K状态-低速（差分1时），K状态-全速/高速（差分0时）
恢复状态（K状态）
包起始SOF（USB数据总线从idle状态切换到K状态）
包末尾EOP（SE0持续两个基本时间单位，以及J状态持续一个时间单位）
12、USB速度与识别：低速（USB1.0和USB1.1，设备侧D-上拉1.5K电阻），全速（USB2.0，设备侧D+上拉1.5K电阻），D+/D-都没有上拉电阻时USB主控制器枚举时认为没有设备连接；
13、USB电源：低功耗最多100mA电流，高功耗最多500mA电流，超过500mA电流需要设备自供电或自供电+总线供电。

21cns***

USB原理及实战二


1、从时间角度看，USB通信由一系列帧构成：
    帧开始SOF（区别于8bit的总线状态SYNC），SOF这个数据包也是SYNC开始，EOP结束
    每个帧/数据操作都有一系列数据包构成，数据包由同步信号SYNC开始、结尾是数据包结束EOP
    一个数据操作至少有一个令牌数据包
2、数据包类型：令牌数据包（主机发送）、数据数据包（主机和设备都可发送）、握手数据包（主机发送）、特殊数据包（四种，主机发送）
3、数据包结构
    PID共8位，4个类型位（4位左右对称，起校验作用），4个错误检测位，对应数据传输定义IN/OUT/SETUP/SOF
    ADDR，可选，7位，共127个设备
    EP，可选的端点地址，共4位，
    PAYLOAD DATA，可选的加载数据，0-1023Byte
    CRC，可选，5-16位
4、数据传输类型
    IN/读取/上行，OUT/写入/下行
5、示波器波形分析，数据解析

21cns***

USB原理及实战三


1、USB设备的通信通过管道实现
    管道是主控制器到可寻址缓冲区（称之为端点），分为控制管道（控制传输，唯一的一个双向管道）和数据管道（中断、批量、同步，分IN/OUT，单向管道，可以有任意多个数据管道）
    控制端点：支持控制传输，主要用户设备连接到主机时或对设备进行设置类的操作时。
    中断端点：支持中断传输，适合高可靠、少量数据传输，通常用于HID设计，如键盘、鼠标、游戏杆。虽然叫中断端点、中断传输，但并不是中断方式，而是轮询方式实现。
    批量端点：支持批量传输，可变时间内传输大量数据、大带宽传输，如USB存储、打印机。
    同步端点：支持同步传输，连续性实时传输，需支持容忍错误的数据流，如流式音视频。
2、四种端点传输类型，特性对比
    数据的拆分，最大书包长度64字节
    控制传输：控制写传输、控制读传输、无数据控制传输，分setup stage、data stage、status stage三个阶段。
    中断传输：小批量的和非连续的数据传输，包括中断读和中断写。
    批量传输，令牌段、数据段、握手段

jw***

21cns*** 发表于 2024-1-31 10:49
USB原理及实战三

加油

21cns***

jw*** 发表于 2024-1-31 13:25
加油

一起加油。听说还送试验箱什么的

jw***

21cns*** 发表于 2024-1-31 19:54
一起加油。听说还送试验箱什么的

我也想弄个试验箱，学习下

21cns***

USB原理及实战四



1、SETUP数据结构：
8Byte标准请求：1B[bmRequestType]+1B[bRequest]+2B[wValue]+2B[wIndex]+2B[wLength]
2、标准请求分类：
bRequest的值，11种
为6时表示GetDescriptor请求，指明需要发送的描述符类型
为1时表示ClearFeature请求，用于清楚或禁用USB设备、接口或端点的某些特性，该请求无数据阶段
为8时表示GetConfiguration请求，用于主机读取USB设备当前的配置值
为10时表示GetInterface请求，用于USB主机读取指定接口的设置值，即获取接口描述符中bAlternateSetting字段中的值
为0时表示GetStatus请求，用于USB主机读取USB设备、接口或端点的状态
为5时表示SetAddress请求，用于枚举阶段未设备分配一个唯一地址，地址在wValue字段中且最大值127
为12时表示SynchFrame请求，用于设置并报告端点的同步帧号，用于同步传输，只适用于
3、USB描述符：
设备描述符：是USB设备的第一个描述符，每个USB设备都得具有设备描述符，且只能有一个。
配置描述符：接口数量、设备供电方法。
端点描述符：主机通过端点与地址的组合与设备通信，因此该描述符存放了主机所需的设备端点的信息。
字符串描述符：为朱姐提供了设备名称、生成厂家、序列号或不同接口等信息
4、USB通信过程：动态监测、枚举、配置

龙腾***

期待楼主的大作！