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USB的四种传输类型

2020-10-9 09:36:04  310 USB
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USB的四种传输类型
USB.jpg
1.  控制传输:
      控制传输是一种可靠的双向传输,一次控制传输可分为三个阶段。第一阶段为从HOST到Device的SETUP事务传输,这个阶段指定了此次控制传输的请求类型;
      第二阶段为数据阶段,也有些请求没有数据阶段;第三阶段为状态阶段,通过一次IN/OUT 传输表明请求是否成功完成。
      控制传输通过控制管道在应用软件和 Device 的控制端点之间进行,控制传输过程中传输的数据是有格式定义的,USB 设备或主机可根据格式定义解析获得的数据含义。
      其他三种传输类型都没有格式定义。
      控制传输对于最大包长度有固定的要求。对于高速设备该值为 64Byte;对于低速设备该值为 8;全速设备可以是 8或 16或 32或 64。
      最大包长度 表征了一个端点单次接收/发送数据的能力,实际上反应的是该端点对应的Buffer 的大小。Buffer 越大,单次可接收/发送的数据包越大,反之亦反。
      当通过一个端点进行数据传输时,  若数据的大小超过该端点的最大包长度时,需要将数据分成若干个数据包传输,并且要求除最后一个包外,所有的包长度均等于该最大包长度。
      这也就是说如果一个端点收到/发送了一个长度小于最大包长度的包,即意味着数据传输结束。
      控制传输在访问总线时也受到一些限制,如:
        a. 高速端点的控制传输不能占用超过 20%的微帧,全速和低速的则不能超过 10%。
        b. 在一帧内如果有多余的未用时间,并且没有同步和中断传输,可以用来进行控制传输。

2.  中断传输:
      中断传输是一种轮询的传输方式,是一种单向的传输,HOST通过固定的间隔对中断端点进行查询,若有数据传输或可以接收数据则返回数据或发送数据,否则返回NAK,表示尚未准备好。
      中断传输的延迟有保证,但并非实时传输,它是一种延迟有限的可靠传输,支持错误重传。
      对于高速/全速/低速端点,最大包长度分别可以达到1024/64/8 Bytes。
      高速中断传输不得占用超过 80%的微帧时间,全速和低速不得超过 90%。
      中断端点的轮询间隔由在端点描述符中定义,全速端点的轮询间隔可以是1~255mS,低速端点为10~255mS,高速端点为(2interval-1)*125uS,其中 interval取 1到 16之间的值。
      除高速高带宽中断端点外,一个微帧内仅允许一次中断事务传输,高速高带宽端点最多可以在一个微帧内进行三次中断事务传输,传输高达 3072 字节的数据。
      所谓单向传输,并不是说该传输只支持一个方向的传输,而是指在某个端点上该传输仅支持一个方向,或输出,或输入。如果需要在两个方向上进行某种单向传输,需要占用两个端点,
      分别配置成不同的方向,可以拥有相同的端点编号。
USB1.jpg
3.  批量传输:
      批量传输是一种可靠的单向传输,但延迟没有保证,它尽量利用可以利用的带宽来完成传输,适合数据量比较大的传输。
      低速 USB 设备不支持批量传输,高速批量端点的最大包长度为 512,全速批量端点的最大包长度可以为 8、16、32、64。
      批量传输在访问 USB 总线时,相对其他传输类型具有最低的优先级,USB HOST 总是优先安排其他类型的传输,当总线带宽有富余时才安排批量传输。
      高速的批量端点必须支持PING 操作,向主机报告端点的状态,NYET 表示否定应答,没有准备好接收下一个数据包,ACK 表示肯定应答,已经准备好接收下一个数据包。
USB2.jpg
4.  同步传输:
      同步传输是一种实时的、不可靠的传输,不支持错误重发机制。只有高速和全速端点支持同步传输,高速同步端点的最大包长度为 1024,低速的为 1023。
      除高速高带宽同步端点外,一个微帧内仅允许一次同步事务传输,高速高带宽端点最多可以在一个微帧内进行三次同步事务传输,传输高达 3072 字节的数据。
      全速同步传输不得占用超过 80%的帧时间,高速同步传输不得占用超过 90%的微帧时间。 同步端点的访问也和中断端点一样,有固定的时间间隔限制。
      在主机控制器和 USB  HUB 之间还有另外一种传输——分离传输(Split  Transaction),它仅在主机控制器和 HUB之间执行,通过分离传输,可以允许全速/低速设备连接到高速主机。
      分离传输对于USB 设备来说是透明的、不可见的。
      分离传输:顾名思义就是把一次完整的事务传输分成两个事务传输来完成。其出发点是高速传输和全速/低速传输的速度不相等,如果使用一次完整的事务来传输,势必会造成比较长的等待时间,
      从而降低了高速 USB 总线的利用率。通过将一次传输分成两此,将令牌(和数据)的传输与响应数据(和握手)的传输分开,这样就可以在中间插入其他高速传输,从而提高总线的利用率。

王友让 2020-10-14 22:47:54
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