USB通信协议

### USB通信协议详解 #### 一、概述 USB (Universal Serial Bus) 作为一种广泛使用的标准接口，被设计用于连接计算机与各种外部设备。其通信协议是实现这些功能的基础。本文档将详细介绍USB通信协议的基本原理及其核心组成部分，并通过具体代码示例来帮助理解。 #### 二、USB通信架构 USB通信架构主要由以下几部分组成： 1. **主机**（Host）：控制整个USB系统的中心，负责管理数据传输和识别设备。 2. **设备**（Device）：外接设备，如键盘、鼠标等，它们根据主机的指令进行响应。 3. **集线器**（Hub）：允许多个设备通过一个端口连接到主机。 4. **端点**（Endpoint）：用于指定数据传输的方向和类型。 5. **配置描述符**：提供关于设备的信息，包括支持的速度、配置和接口等。 #### 三、USB通信过程 1. **枚举过程**：当设备连接到主机时，主机会执行枚举过程来识别新连接的设备并获取其描述符。 2. **配置设备**：主机根据设备描述符中的信息配置设备。 3. **数据传输**：完成配置后，主机可以通过不同的端点与设备进行数据交换。 #### 四、代码分析 下面是对上述代码片段的详细解析： 1. **宏定义**： ```c #define BYTE unsigned char ``` 定义 `BYTE` 为 `unsigned char` 类型，便于后续使用。 2. **FIFO_RD_CHECK 函数**： 此函数用于检查FIFO是否准备好接收数据以及检测长度是否为零的情况。 ```c BYTE FIFO_RD_CHECK(BYTE Num) { BYTE FIFO_FLAG = 0; UCC |= num; // 选择Endpoint MISC &= 0xf8; // 清除低三位 MISC |= 0x00; // TX位置0 Delay_3us(); MISC |= 0x01; // SetRequest Delay_28us(); if (MISC & 0x40 != 0) FIFO_FLAG = 0x0f; // READY if (MISC & 0x80 != 0) FIFO_FLAG &= 0xf0; // Len0Detected MISC &= 0xfe; // clearREQ return FIFO_FLAG; } ``` 这里首先选择了特定的端点（通过 `UCC |= num` 实现），然后通过一系列操作来检查FIFO的状态。 3. **FIFO_WR_CHECK 函数**： 此函数与 `FIFO_RD_CHECK` 类似，但用于检查写入FIFO的状态。 ```c BYTE FIFO_WR_CHECK(BYTE Num) { BYTE FIFO_FLAG = 0; // 后4位表示Ready位, 前四位表示Len0位的状态 UCC |= num; // 选择Endpoint MISC &= 0xf8; // 清除低三位 MISC |= 0x02; // TX位置0 Delay_3us(); MISC |= 0x01; // SetRequest Delay_28us(); if (MISC & 0x40 != 0) FIFO_FLAG = 0x0f; // READY if (MISC & 0x80 != 0) FIFO_FLAG &= 0xf0; // Len0Detected MISC &= 0xfe; // clearREQ return FIFO_FLAG; } ``` 4. **Read_FIFO 和 Write_FIFO 函数**： - `Read_FIFO` 用于从FIFO读取数据。 - `Write_FIFO` 用于向FIFO写入数据。 这两个函数都涉及到循环读取或写入数据，并检查FIFO的状态。 5. **Check_Real_Cmd 函数**： 该函数用于检查是否接收到真实命令。 ```c BOOL Check_Real_Cmd() { BYTE bFlag_Real_Cmd = FALSE; if (MISC & 0x20 != 0) bFlag_Real_Cmd = TRUE; if (MISC & 0x80 != 0) bFlag_Real_Cmd = TRUE; return bFlag_Real_Cmd; } ``` 当 `MISC` 寄存器的第6位或第7位被置1时，表示有真实命令。 6. **Send_hand 函数**： 此函数用于处理数据发送的流程。 ```c void Send_hand() { BOOL IsRealCmd, Status_Flag; while (1) { IsRealCmd = Check_Real_Cmd(); if (IsRealCmd == TRUE) return; else { Status_Flag = FIFO_WR_CHECK(0); if (Status_Flag & 0x0f != 0) // Fifo_Ready break; else continue; } } MISC |= 0x01; // SetRequset MISC ^= 0x02; // 改变TX位状态 Delay_3us(); MISC &= 0xFE; // ClearRequest } ``` 在这个函数中，首先通过 `Check_Real_Cmd` 检查是否有真实命令，如果没有，则检查FIFO是否准备好发送数据。 7. **control_read 函数**： 这个函数的部分代码没有给出，但从命名上看，它可能用于从设备读取控制信息。 #### 五、总结 USB通信协议是实现USB设备与主机之间数据交换的基础。通过对USB通信过程的理解和代码的分析，可以更好地掌握如何利用USB进行高效的数据传输。以上介绍的代码片段是USB通信过程中的一部分，它们展示了如何通过软件实现对硬件寄存器的操作来管理数据的读写。理解这些细节对于进行更复杂的USB应用程序开发至关重要。