[转]USB协议基本概念

0. 基本概念

l  Pipe：Host与Device.Endpoint间的通路（HOST与Device间多个Pipes）。

l  Packet：信息传输的基本单元。

l  Transaction：由Packet组成，可分为3类IN、OUT、SETUP。

l  Transfer (控制、批量、中断、等时)：由Transaction组成。

l  Frame：把Transfer封装于Frame传输，下图Frame由SOF、SETUP、IN、IN、IN、EOF（非Packet、仅电平）。

 

1. Packet

  Packet 组成：SYNC、PID、ADDR-ENDP、FrameNumber、DATA、CRC和EOP（电平）。

 

 

 1.1 PID：指定不同类型的Packet。

 

1.2 Token类型Packet：IN、OUT、SETUP、PING

 

1.3 SOF Packet

 

1.4 Data类型Packet：DATA0、DATA1、DATA2、MDATA

 

1.5 Handshake类型Packet：ACK、NAK、STALL

 

2.Transaction

2.1 输入（IN）事务处理

•【正常】的输入事务处理

•【设备忙】时的输入事务处理

•【设备出错】时的输入事务处理

2.2. 输出（OUT）事务处理

 •【正常】的输出事务处理

  •【设备忙时】的输出事务处理

 •【设备出错】的输出事务处理

2.3 设置（SETUP）事务处理  

•【正常】的设置事务处理

 

•【设备忙时】的设置事务处理

 

•【设备出错】的设置事务处理

 

3.Transfer

3.1 控制传输 (Control Transfer)的2～3个阶段：

3.1.1 建立阶段：Host配置Device

Transfer.Setup = Transaction_SETUP =(P_SETUP、P_DATA0、P_ACK)…，配置Transaction_IN/Transaction_OUT的P_DATA个数、发送方向等。

3.1.2 数据阶段：

• 控制读:Transfer.IN = Transaction_IN、Transaction_IN … = (P_IN、P_DATA0、P_ACK)、(P_IN、NAK)…

• 控制写:Transfer.OUT = Transaction_OUT、Transaction_OUT … = (P_OUT、P_DATA0、P_ACK)、(P_OUT、NAK)…

3.1.3 Status阶段：

 

3.2 批量传输 (Bulk Transfer):大量可靠传输，如U盘

•DATA0-DATA1-DATA0-…翻转传输（同步、纠错）。
• Host容忍连续 3次传输错误。

 

3.3 中断传输(Interrupt Transfer)：Device -> Host，优先级次于同步，如键盘、鼠标

   

3.4 同步传输(Isochronous Transfer)：不可靠、优先级最高，适用于固定速率，如麦克风、喇叭、UVC Camera等设备。

 

4. OTG协议

    若设备ID线拉低，则为Host；悬空或拉高，则为Device。

   设备也能通过“主机交换协议(HNP)”实现角色互换。

   因总线空闲而被切断电源的从设备，可通过“会话请求协议(SRP)”请求恢复电源。

2.1 HNP协议：主从切换

   假设A为主设备、B为从设备。若B想成为主机，并告知A；A向B发送SetFeature命令，使总线进入J状态（D+=1、D-=0，Idle）；B检测到并等待5ms，使总线处于SE0状态（D+=D-=0，Stop）；A检测到后，使总线再次进入J状态（表示A认可B的HNP请求）；B复位并控制总线。

2.2 SRP协议：

   SRP分为数据线脉冲调制和电压脉冲调制两种方式，B发起SRP的必要条件：
    1) A、B均低于有效电压阈值。
    2) D+和D-低于有效阈值（SE0状态）时间至少2ms。

    数据线脉冲调制：B检测到上述必要条件；B上拉D+（接入上拉电阻）；A检测到后，发送SRP指示信号。
    Vbus脉冲调制会话请求：B检测到上述必要条件；B对电容充电（提高总线电压），达到总线电压阈值；A检测到后，发送SRP指示信号。

有修改，转自：https://blog.csdn.net/myarrow/article/details/8484113