当前课程知识点：现代电子系统设计 > 第五章 微处理器与片上系统 > 5.6 外围接口和设备 > 5.6.5 串行总线USB
下面讲第五章第六节
外围接口和设备
其中的第五小节串行总线USB
在日常生活和工作中
大家都用过USB总线
例如用手机通过USB线去进行充电
然后计算机通过USB线连接外部设备
比如说连接鼠标 键盘以及手机等等
那么USB有什么样的特点
它是如何通信的呢
下面来看一下
首先USB
它是由特殊兴趣小组在1994年开发的
这个兴趣小组
包括Intel Microsoft等一些公司
他们开发USB的目的
主要是为了方便数据的传输
目前USB有三个版本
USB1.0版本
它的传输速率是1.5或者是12兆比特每秒
USB2.0传输速率是480兆比特每秒
USB3.0速度非常高是6G比特每秒
USB总线上的设备之间
是一种宿主机和设备的关系
下面看一下它的拓扑结构
USB是采用一种星型分层的拓朴结构
就是所有的设备
都连接到一个叫主机根集线器的设备上面
从这个图可以看出来
最上端是主机根集线器
然后它下面可以连接一些其它的集线器
而其它的集线器
又可以再连接另外的集线器
或者是连接设备
所以它是一种星型的分层的结构
再来看它的分类
它的分类主要是由USB的连接头的
不同的结构来分类的
分为A B MiniA MiniB
还有就是MicroA MicroB MicroC
左边这个图列举了一些
不同的类型的USB的接口
以Type A为例
那么它有四根线
其中红色的是电源线
黑色的是地GND线
白色和绿色的是两根信号线
USB的驱动一般有两种模式
一种是主机端驱动
一种是设备端驱动
如果设备有两种驱动模式的话
我们就叫它USB OTG
接下来看一下它的通信
USB的通信是用于来传输数据的
它传输数据的时候
一次传输只在一个方向上传输
例如从主机到设备
我们就称它为输出端点
如果是从设备到主机
我们就称它为输入端点
传输的类型有四种
第一种是控制
这种传输它是一种输出的端点
也就是说是由主机到设备传输
有三种类型的信息
第一
就是用于配置设备或者是给设备设置参数
第二就是主机去获取设备的信息
也就是获取它的状态信息
第三种就是主机向设备发送命令
第二种传输是中断或者也称为轮询
这种传输是以固定的速率发送少量的数据
例如请求发送数据
第三种传输是批量传输
这种传输适用于较大量的数据的传输
数据量一般小于64字节
它主要是用于一些非实时性的
一些数据的传输
所以它的特点就是传输的时候有延迟
但是它传输比较可靠
没有数据的丢失
第四种就是同步传输
它主要是用于大量数据的传输
它所传输的数据量更大一些
小于1023字节
它主要是用于一些实时性要求比较高的
数据的传输
所以它传输的特点就是实时性比较高
但是可靠性可能差一些
有可能有数据的丢失
最后看一下它的通信协议
USB在传输数据的时候
是用帧的方式来传输的
它的帧包括一个起始帧和一系列的事务
这些事务需要在一毫秒内发生
因此在传输一个帧的时候
它的时间一般不超过一毫秒
事务是由一系列的数据包组成的
我们来看一下这个图
这是一个帧的结构
那么它的开始是一个起始帧SOF
然后紧接着是一系列的事务
每一个事务可能包含几个数据包
数据包有三种类型
第一种是令牌
也就是命令
那么令牌包括三种
一个是OUT
一个是IN
一个是Setup
OUT是说明主机要向设备发送数据
IN是说要求设备向主机发送数据
Setup是说接下来的一个传输
是一个控制的传输
第二种包就是数据包
包括两种
Data0和Data1
第三种包是握手的包
那么包括三种
一个是ACK 就是确认
第二个就是NAK 就是不确认
就说明收到的数据是错误的
第三种是STALL
也是说明收到的数据是错误的
这种错误
可能是由于传输速度不匹配造成的
这是它的通信协议
感谢您的观看
-课程简介
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-1.2 现代电子系统举例
-1.3 现代电子系统的组成
-1.4 现代电子系统设计方法
-第一章 作业
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-2.2 传感器的分类和性能指标
-2.3 常用传感器介绍
-2.4 常用执行器介绍
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-3.2 信号放大和隔离电路
-3.3 滤波电路
--3.3 滤波电路
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-3.5 运算电路(二)
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-5.2 微处理器和片上系统的发展历程
-5.3 微处理器分类
-5.4 微处理器和片上系统举例
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-5.7 嵌入式软件开发方法
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-5.9 外围设备应用程序开发简介
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-6.1 TM4C123 简介
-6.2 TM4C123 实验板
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-8.4 FPGA的结构
-8.5 FPGA结构举例
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-9.2 Nios II 微处理器简介
-9.3 Avalone总线简介
-9.4 SOPC设计方法简介
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