USB1.1协议 做USB必看

### USB 1.1协议详解 #### 一、引言 随着个人计算机技术的发展，对计算机外围设备的需求日益增加，为了提高计算机与外围设备之间的连接灵活性及易用性，通用串行总线（Universal Serial Bus，简称USB）应运而生。USB 1.1协议作为早期版本，在1998年9月23日发布，它为计算机系统和外部设备之间建立了一种高效、灵活的通信方式。 #### 二、USB 1.1协议的目标与设计理念 **2.1 设计目标** - **计算机与电话之间的连接**：随着计算机通信的发展，需要一种成本低廉、应用广泛的连接方式，USB能够实现计算机与电话之间的无缝连接。 - **提高易用性**：传统PC的扩展性较差，USB通过即插即用特性大大提升了用户体验。 - **端口扩充**：解决传统接口数量有限的问题，USB提供了一个中低速、双向、动态连接的总线接口，极大地方便了外围设备的接入。 **2.2 USB规范的目标** USB规范旨在定义一套完整的工业标准，涵盖总线特性、协议内容、事务种类、总线管理和接口编程设计等方面。其目的是创建一个开放的体系，让不同制造商的设备能够在同一标准下互联互通。 #### 三、USB 1.1协议的主要内容 **3.1 体系结构概述** USB系统由以下几个关键部分组成： - **USB系统的描述**：定义了USB系统的整体架构，包括主机、设备和集线器。 - **物理接口**：规定了USB连接器的形状、尺寸及针脚定义。 - **电源**：描述了USB设备的供电模式，包括最大电流限制等。 - **总线协议**：定义了数据传输的规则，包括同步字段、包字段格式等内容。 - **健壮性**：确保USB系统的稳定性和可靠性。 - **系统设置**：包括设备的枚举过程和配置方法。 - **数据流种类**：分为控制数据、批量数据、中断数据和同步数据四种。 - **USB设备**：定义了设备的基本属性和功能。 - **USB主机**：包括硬件和软件两个层面的设计。 **3.2 数据流模型** USB 1.1协议中的数据流模型包括以下要点： - **总线拓扑**：采用星型拓扑结构，每个设备都连接到一个集线器上。 - **USB通信流**：数据在USB总线上以包的形式传输，每个包都有特定的标识符。 - **传送类型**：分为控制传送、同步传送、中断传送和批传送。 - **传送的总线访问**：描述了如何安排数据包在总线上的传输顺序。 **3.3 机械特性** 包括USB连接器的物理规格和安装要求。 **3.4 电气特性** - **信号的发送**：规定了数据信号的编码方式。 - **电压分布**：定义了USB信号线上的电压范围。 **3.5 协议层** - **位定序**：描述了数据在物理介质上传输的方式。 - **同步字段**：用于同步接收方和发送方的时钟。 - **包字段格式**：定义了数据包的结构。 - **包格式**：详细描述了不同类型数据包的具体格式。 - **事务格式**：规定了完成一次数据交换所需的序列。 **3.6 USB设备架构** - **USB设备状态**：定义了设备的不同工作状态。 - **通用USB设备操作**：描述了设备初始化、配置等基本操作。 - **USB设备请求**：规定了主机如何向设备发送命令。 **3.7 USB主机：硬件与软件** - **USB主机概况**：介绍了主机控制器的功能。 - **软件功能概论**：概述了USB主机软件组件的作用。 - **主机控制器驱动器**：负责管理主机控制器与操作系统之间的通信。 - **USBD**：提供了USB设备驱动程序接口。 **3.8 集线器规范** 定义了集线器的功能及其与USB主机和其他设备之间的交互方式。 #### 四、总结 USB 1.1协议为计算机系统和外部设备之间提供了一套全面的技术规范，不仅提高了连接的灵活性和易用性，还为制造商提供了一个开放的平台。虽然随着技术的进步，USB 1.1已经逐渐被更高版本的协议取代，但它仍然是理解现代USB技术的基础。