USB协议详解第20讲（USB包-帧首包SOF）
USB协议详解第20讲（USB包-帧首包SOF）
1.包的四种类型
根据包的组成把包分为四种类型，分别是、帧首包SOF（Start of Frame）、命令包（Token）、数据包（Data）、握手包（Handshake），如下图（大家一定要把PID类型和包类型分开）。
4种PID类型和4种包类型（按照组成分类）的区别如下，大家注意区分。
2.SOF包组成
我们今天看SOF包的详细结构。SOF包由USB主机控制器以全速总线的标称速率每1.00 ms±0.0005 ms发出一次，对于高速总线则为125μs±0.0625μs。SOF数据包由PID域+帧号域+5bit CRC域，下图为SOF包各个域和抓包协议的对应图。
3.SOF包发送时间及USB总线包结构
SOF包的发送时间和USB总线的包数据结构大家可以看下图。
（1）SOF包的发送时间
（2）USB总线包组成
4.SOF包其它核心概念
所有高速和全速功能（包括集线器）都接收SOF数据包。SOF包不会引起任何功能生成应答包，因此，无法保证所有的功能都能收到SOF包。
（1）SOF包的主要作用：
- 帧同步： SOF 包作为帧的起始标记，使得所有的 USB 设备能够同步到同一个时间基准上。通过 SOF 包，所有设备可以准确地知道当前处于哪个帧，从而实现同步通信。
- 时钟同步： SOF 包的周期性发送有助于 USB 设备保持内部时钟的准确性。设备可以通过检测 SOF 包的到来来调整自己的时钟，保证系统时钟的同步。
- 唤醒设备： SOF 包可以用来唤醒处于低功耗状态的 USB 设备。当设备检测到 SOF 包时，会从休眠状态中恢复，准备进行数据传输。
- 周期性传输调度： SOF 包的周期性发送为 USB 设备提供了固定的时间基准，使得设备可以根据 SOF 包来安排周期性的数据传输。
- 错误检测： SOF 包中的 CRC 校验可以帮助检测数据传输过程中的错误。如果设备收到的 SOF 包校验失败，则可以判定数据传输可能存在问题。
（2）SOF包的发送：
- SOF 包由 USB 主机周期性地发送，其发送频率取决于 USB 总线的速率。
- 全速 USB 总线每毫秒发送一个 SOF 包，而高速 USB 总线每 125 微秒发送一个 SOF 包。
5.STM32 SOF包处理机制
STM32的对SOF包的处理代码如下。ISTR_SOF中断位 指示一个新的USB帧的开始，它是在SOF数据包通过USB总线到达时设置的。中断服务例程可以监视SOF事件，使其具有到USB主机的1 ms同步事件，并安全地读取在SOF数据包接收处更新的USB_FNR（USB frame number register）,当发生SOF中断时，我们可以读取USB_FNR寄存器来判断帧号并且计算出当前时间或者做其他事情。
//读出的中断标志是SOF中断标志，且SOF中断使能了
if (wIstr & ISTR_SOF & wInterrupt_Mask)
{
//清除SOF中断标志
_SetISTR((uint16_t)CLR_SOF);
//统计共接收到多少SOF
bIntPackSOF++;
//当定义了SOF_CALLBACK，则调用SOF_Callback,
//像钩子函数一样，在发生SOF中断时做点什么
#ifdef SOF_CALLBACK
SOF_Callback();
#endif
}
