USB的通讯协议(通俗易懂).ppt
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1、集线器集线器(复合设备)(复合设备)游戏杆游戏杆USB设备设备(根阶梯根阶梯)阶梯阶梯0扫描仪扫描仪鼠标鼠标集线器集线器USB设备设备阶梯阶梯1阶梯阶梯2PC主机主机(根集线器)(根集线器)图图16-1 USB主机和主机和USB设备的连接设备的连接 表表16-1 USB缆线的信号与颜色缆线的信号与颜色 12341243A型连接头型连接头B型连接头型连接头图图16-2 USB连接头连接头图16-3 在USB电缆上使用双向不归零编码和差动信号的传输 NRZI编码器电缆段差分驱动器NRZI解码器差分驱动器D+ D-USB的数据包使用反向不归零编码(的数据包使用反向不归零编码(NRZI)。图)。图16
2、-3描述了在描述了在USB电缆段上传输信息的步骤。反向不归零编码由传送信息的电缆段上传输信息的步骤。反向不归零编码由传送信息的USB代理程序完成;然后,被编码的数据通过差分驱动器送到代理程序完成;然后,被编码的数据通过差分驱动器送到USB电缆上;接着,接收器将输入的差分信号进行放大,将其送电缆上;接着,接收器将输入的差分信号进行放大,将其送给解码器。使用该编码和差动信号传输方式可以更好地保证数据给解码器。使用该编码和差动信号传输方式可以更好地保证数据的完整性并减少噪声干扰。的完整性并减少噪声干扰。 图16-4 反向不归零编码 空闲数据反 向 不归零码01101000111010使用反向不归零编
3、码方式可以保证数据传输的完整性,而且不使用反向不归零编码方式可以保证数据传输的完整性,而且不要求传输过程中有独立的时钟信号。反向不归零编码不是一个要求传输过程中有独立的时钟信号。反向不归零编码不是一个新的编码方式。它在许多方面都有应用。图新的编码方式。它在许多方面都有应用。图16-4给出了一个数给出了一个数据流和编码之后的结果。在反向不归零编码时,遇到据流和编码之后的结果。在反向不归零编码时,遇到“0”转换,转换,遇到遇到“1”保持。反向不归零码必须保持与输入数据的同步性,保持。反向不归零码必须保持与输入数据的同步性,以确保数据采样正确。反向不归零码数据流必须在一个数据窗以确保数据采样正确。反
4、向不归零码数据流必须在一个数据窗口被采样,无论前一个位时间是否发生过转换。解码器在每个口被采样,无论前一个位时间是否发生过转换。解码器在每个位时间采样数据以检查是否有转换。位时间采样数据以检查是否有转换。 图图16-5在在USB电缆上使用双向不归零编码和差动信号的传输电缆上使用双向不归零编码和差动信号的传输00011111111011数据数据空闲空闲双向不归零码双向不归零码填充后数填充后数据据填充位填充位 若重复相同的若重复相同的“1”信号一直进入时,就会造成数据长时间无法转换,逐渐的积累,信号一直进入时,就会造成数据长时间无法转换,逐渐的积累,而导致接收器最终丢失同步信号的状况,使得读取的时
5、序会发生严重的错误。因此,在而导致接收器最终丢失同步信号的状况,使得读取的时序会发生严重的错误。因此,在NRZI编码之间,还需执行所谓的位填充的工作。位填充要求数据流中如果有连续的六个编码之间,还需执行所谓的位填充的工作。位填充要求数据流中如果有连续的六个“1”就要强行转换。这样接收器在反向不归零码数据流中最多每七个位就检测到一次跳就要强行转换。这样接收器在反向不归零码数据流中最多每七个位就检测到一次跳转。这样就保证了接收器与输入数据流保持同步。反向不归零码的发送器要把转。这样就保证了接收器与输入数据流保持同步。反向不归零码的发送器要把“0”(填(填充位)插到数据流中。接收器必须被设计成能够在
6、连续的六个充位)插到数据流中。接收器必须被设计成能够在连续的六个“1”之后识别一个自动跳之后识别一个自动跳转,并且立即扔掉这六个转,并且立即扔掉这六个“1”之后的之后的“0”位。位。 图图16-5的第一行是送到接收器的原始数据。注意数据流包括连续的八个的第一行是送到接收器的原始数据。注意数据流包括连续的八个“1”。第二。第二行表示对原始数据进行了位填充,在原始的第六个和第七个行表示对原始数据进行了位填充,在原始的第六个和第七个“1”之间填入了一个之间填入了一个“0”。第七个第七个“1”延时一个位时间让填充位插入。接收器知道连续六个延时一个位时间让填充位插入。接收器知道连续六个“1”之后将是一个
7、填充之后将是一个填充位,所以该位就要被忽略。注意,如果原始数据的第七个位是位,所以该位就要被忽略。注意,如果原始数据的第七个位是“0”,填充位也同样插入,填充位也同样插入,在填充过的数据流中就会有两个连续的在填充过的数据流中就会有两个连续的“0”。 USB主机主机USB低速低速设备设备USB数据线数据线+5VD+D-15千欧千欧1.5千欧千欧VccD+D-地地15千欧千欧USB主机主机USB全速全速设备设备USB数据线数据线+5VD+D-15千欧千欧1.5千欧千欧VccD+D-地地15千欧千欧 主机主机(PC)(PC)USBUSB设备设备1. IN1. IN令牌封包令牌封包2. DATA12.
8、 DATA1数据封包数据封包3. ACK3. ACK握手封包握手封包图图16-816-8控制读取的控制读取的ININ数据交换的过程示意图数据交换的过程示意图主机主机(PC)(PC)USBUSB设备设备1.OUT1.OUT令牌封包令牌封包2. DATA12. DATA1数据封包数据封包3. ACK3. ACK握手封包握手封包图图16-916-9控制写入的控制写入的OUTOUT数据交换的过程示意图数据交换的过程示意图该请求中的该请求中的wValue表示特性选择器,它对应的值为:表示特性选择器,它对应的值为:0端点,端点,1设设备。当某个特点不允许取消,或该特性根本不存在,或者是指向一个根备。当某个
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