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USB数据流模型

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2008-6-17 10:32:55 5749

USB数据流模型

本章介绍了数据如何在USB中传送，将涉及到系统中关于信号的发送和协议定义的一层。

对于USB系统中这一层中各个定义的详细情况可参见第六章和第七章。本章中介绍的数据传送格式，将在第八章到第十一章中逐步扩充。所有的实现者必须阅读此章，以便了解USB中一些非常核心的概念。

4.1 实现者的视图

USB提供了在一台主机和若干台附属的USB设备之间的通信功能，从终端用户的角度看到的USB系统，可简单地用图4.1表示：

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USB主机

USB设备

图4—1 USB主机/设备的简单模型

但在实际的实现上，具体的系统要比这复杂，不同层次的实现者对USB的有不同要求，这使得我们必须从不同的层次观察USB系统。USB系统提出了一些重要的概念和情况来支持现代个人计算机所提出的可靠性要求，所以USB的分层理解是必须的。它能使不同层次的实现者只关心USB相关层次的特性功能细节，而不必掌握从硬件结构到软件系统的所有细节。USB的这种层次结构如图4-2所示，

各层次的具体细节将在以后逐步介绍。特别地，有四个层次的实现是较为集中的。

·USB物理设备(USB Physical Device)：USB上的一种硬件，可运行一些用户程序。

·客户软件(client software)：为一个特定的USB设备而在主机上运行的软件。这种软件由USB设备的提供者提供，或由操作系统提供。

·USB系统软件(USB system software)：此软件用于在特定的操作系统中支持USB，它由

操作系统提供。与具体的USB设备无关，也独立于客户软件。

·USB主机控制器(USB Host Controller):总线在主机方面的接口，是软件和硬件的总和。用于支持USB设备通过USB连到主机上。

这四个USB系统的组成部分在功能上存在相互重叠的部分。为了支持主机与客户之间的坚

固可靠的通信，还需要在后面对这些部分进行细节性描述。

如图4-2所示，一台主机与一个USB设备间的连接是由许多层上的连接组成。USB总线接口层提供了在主机和设备之间的物理连接、发送连接、数据包连接。USB设备层对USB系统软件是可见的，系统软件基于它所见的设备层来完成对设备的一般的USB操作。应用层可以通过与之相配合的客户软件向主机提供一些额外的功能。USB设备层和应用层的通信是逻辑上的，对应于这些逻辑通信的实际物理通信由USB总线接口层来完成。

关于USB的物理通信在第5、6章中描述，而相关的逻辑通信在第8、9章中介绍。本章描述一些核心概念，USB系统的实现者必须先掌握它们，然后在往后几章中阅读更加详细的部分。

为了描述和管理USB通信，以下概念是很重要的：

·总线拓朴(Bus Topology)：USB的基本物理组成、基本逻辑组成，以及各组成部分之间

的相互关系。这将在4.2节中描述。

·通信流模型(communication Flow Models):描述主机与设备如何通过USB通信，以及通信所用的四种通信类型。这将在4.3到4.8的各节中介绍。

·总线访问管理(BUS Access)：主机面对大量的USB设备的各种通信要求，如何控制、协

调总线的访问。

·关于同步传送的考虑：4.10节中将介绍。对要求同步传送的设备提供一些特性。非同步传送设备的实现者不必阅读此节。

4.2 总线拓朴

总线拓朴结构包括四个重要的组成部分。

·主机和设备：USB系统的基础组成部分。

·物理拓朴结构：描述USB系统中的各组成部分是如何连接起来的。