端点类型（Endpoint Types）①
通用串行总线规范定义了 4 种传输/端点类型：
- 控制传输，usb 端点 0 使用控制传输，控制传输用来控制对 USB 设备不同部分的访问，通常用于配置设备，获取设备信息，发送命令到设备，或者获取设备的状态报告（《Linux那些事儿之我是USB Core》）
- 中断传输，usb 键盘鼠标等，此类设备大多依靠中断驱动，数据量小
- 同步传输，usb 移动硬盘等，一般对数据的正确性要求高，对延时不敏感，数据量大
- 批量传输，usb 摄像头等，用来传输大量的数据，但并不保证数据是否到达，一般对数据的时延要求较高，对数据的正确性要求较低。显然是用于音频和视频一类的设备，这类设备期望能够有个比较稳定的数据流
控制传输（Control Transfers）
控制传输通常用于命令和状态操作。控制传输在枚举过程中设备建立连接阶段具有举足轻重的作用。它们通常是突发的、随机的数据包，由主机启动并传输，并使用尽力而为（，best effort delivery）的方式发送。控制传输数据包长度，低速设备必须为 8 个字节，高速设备允许的数据包大小为 8、16、32 或64 字节，全速设备的数据包大小必须为64字节。
控制传输最多可以分为三个阶段。
- 设置阶段（Setup Stage）：该阶段发送请求。请求包括三个数据包。首先发送设置令牌（setup token），令牌包含地址和端点号。接下来发送数据包，该数据包总是包含 data0 的 PID 类型，并包含详细说明请求类型的设置包。我们稍后将详细介绍设置包。最后一个数据包是用于确认成功接收或表示错误的握手数据包（handshake）。 如果功能设备成功接收到设置数据（CRC 和 PID 等都确定 OK 了），它将响应 ACK，否则将忽略该数据，并且不发送握手数据包。设置数据包阶段，功能设备不能响应 STALL 或 NAK 数据包。
- （可选的）数据阶段（Data Stage）：数据阶段由一个或多个 IN 或 OUT 传输组成。设置阶段的请求指明了在此阶段要发送的数据量，如果超过最大数据包大小，数据将以多次传输的形式发送，每个传输都是最大数据包长度（最后一个数据包除外）。数据阶段根据数据传输的方向有两种不同的方案。
（2）OUT：当主机需要向设备发送控制数据包时，它会发出 OUT 令牌，后跟负载为控制数据的数据包。如果 OUT 令牌或数据包的任何部分损坏，则功能设备忽略该包。如果功能设备的端点缓冲区为空，并且已将数据输入至端点缓冲区，它将发出 ACK 通知主机已成功接收数据。如果端点缓冲区因在处理前一个数据包而不为空，功能设备回复一个 NAK。但是，如果端点出现故障并且其停止位（halt bit）已设置，它将返回一个STALL。
- 状态阶段（Status Stage）：状态阶段报告整个请求的状态，并且数据包随传输方向的不同而变化。 状态报告始终由功能设备执行。
（1）IN：如果主机在数据阶段（data stage）发送 IN 令牌以接收数据，则主机必须确认该数据已成功接收——这个功能是通过主机发送 OUT 令牌，后跟一个零长度数据包来完成的。功能设备现在可以在握手阶段报告其状态。ACK 表示功能设备已经完成了命令并准备好接受另一个命令。如果在处理此命令期间发生错误，功能设备将发出 STALL 包。如果该功能设备仍在处理命令中，它将返回一个 NAK，告知主机稍后会重新回复状态信息。
（2）OUT：如果主机在数据阶段发送了 OUT 令牌以传输数据，功能设备将回复一个已成功收到数据的确信息——在 IN 令牌中发送长度为 0 的数据包。如果发生错误，则应发出一个 STALL 包，或者如果它仍在忙于处理数据，则应发出NAK 包，要求主机稍后重试。
控制传输整体流程概览
上述数据包发送过程是如何融合在一起的？举个例子，主机希望在枚举期间请求设备描述符，数据包按如下流程发送。
主机通过发送 Setup 令牌，告知功能设备接下来的数据包是 Setup 数据包。地址字段包含主机所请求的描述符的设备的地址。，端点号为零，以指定默认管道。然后，主机将发送 DATA0 数据包，该数据包带有 8 字节的有效负载，这是 USB 规范第 9 章中提到的设备描述符请求（Device Descriptor Request）。然后，USB 功能设备确认已正确读取了设置数据包，没有任何错误。如果收到的数据包损坏，设备将忽略该数据包。然后，主机将在短暂的延迟后重新发送数据包。
上面三个数据包代表第一个 USB 事务。USB 设备现在将解码接收到的 8 个字节，并确定它是否是设备描述符请求。然后，设备将尝试发送设备描述符，这是下一个 USB 事务。
这种情况下，我们假设最大有效负载大小为 8 字节。主机发送 IN 令牌，告知设备它现在可以为此端点发送数据。由于最大数据包大小为 8 字节，因此我们必须将 12 字节的设备描述符拆分为多个块进行发送。 每个块必须为 8 字节，最后一个事务除外。 主机确认我们发送的每个数据包。
设备描述符发送过后，下面进行状态事务（status transaction）处理。如果事务成功，主机将发送零长度的数据包，表示整个事务成功。然后，功能设备会对此零长度数据包进行回应，以指示其状态。
中断传输（Interrupt Transfers）
接触过微控制器中断的人都知道，中断是由设备产生的。但是在 USB 体系结构中，如果设备需要得到主机的注意，它必须等到主机轮询它后才能报告需要紧急注意的事项！
中断传输特点：
- 可以保证的延迟（Guaranteed Latency）
- Stream Pipe - 单向
- 错误检测和下次重试（next period retry）
中断传输通常是非周期性的，小型设备“启动”的通信，需要保证等待时间在限定范围内。设备将中断请求排队，直到主机轮询 USB 设备以请求数据。
- 低速设备的最大数据有效载荷大小为 8 字节。
- 全速设备的最大数据有效载荷大小为 64 字节。
- 高速设备的最大数据有效载荷大小为 1024 字节。
上图显示了 Interrupt IN 和 Interrupt OUT 事务的格式。
（1）IN：主机将定期轮询中断端点。轮询速率在端点描述符中指定，稍后进行介绍。每次轮询将主机都会发送 IN 令牌。如果 IN 令牌损坏，功能设备忽略数据包，并继续监视总线以等待新的令牌。如果中断已经在设备的队列中，一旦收到 IN 令牌，设备就会发送一个数据包，包中包含与该中断有关的数据。主机成功接收后，主机将返回 ACK。但是，如果数据已损坏，则主机将不返回任何状态。另一方面，如果在主机使用 IN 令牌轮询中断端点时中断条件不存在，则该功能设备通过发送 NAK 来发出此状态信号。如果此端点发生错误，则会发送一个 STALL 包最为对 IN 令牌的回复。
（2）OUT：如果主机要发送中断数据，设备，它将发出 OUT 令牌，后跟一个包含中断数据的数据包。如果 OUT 令牌或数据包的任何部分损坏，则功能设备将忽略该包。如果功能设备的端点缓冲区为空，并且已将数据输入至端点缓冲区，则设备将发出 ACK 通知主机已成功接收数据。如果端点忙于处理先前的数据包而导致端点缓冲区不为空，则设备返回 NAK。果端点发生错误，并且其停止位已设置，它将返回一个 STALL。
同步传输（Isochronous Transfers）
同步传输的特点是持续不断（continuously ）且具有周期性（periodically），它们通常包含对时间敏感的信息，例如音频流或视频流。如果音频流中的数据存在延迟或重传，听到的声音就有毛刺，节奏也不再同步。相反，如果数据包或帧偶尔被丢弃，则监听者却不太可能注意到它。
同步传输特点：
- USB 带宽的使用得到保证
- 可控的延迟（Bounded latency）
- Stream Pipe - 单向
- 通过 CRC 进行错误检测，但没有重传或可保证的交付
- 仅支持全速和高速模式
- 没有数据切换
最大数据有效负载在同步端点（Isochronous Endpoint）的端点描述符（endpoint descriptor）中指定。对于全速设备，最大为 1023 字节；对于高速设备，最大为 1024 字节。负载数据量的大小会影响总线的带宽，所以明智的做法是指定保守的（conservative payload size）有效负载大小。如果使用较大的有效负载，一种较好的做法是，指定一系列具有不同同步有效负载数据量的备用接口（alternative interfaces）。在枚举过程中，主机由于带宽限制而无法启用您首选的同步端点，它可以回滚到其他可选项，而不仅仅是完全失败掉。同步端点上发送的数据可能小于预先协商的大小，而且不同事务之间长度也可能会有所不同。
上图显示了同步 IN 和 OUT 事务的数据格式。同步事务没有握手阶段，无法报告错误，无法通告 STALL/HALT 情况。
批量传输（Bulk Transfers）
批量传输用于大量突发数据的情况，典型的如打印机的打印作业，扫描仪生成扫描图像作业。批量传输提供错误纠正（以数据负载中的 CRC16 字段形式提供）、错误检测、错误重传机制，可确保数据的发送和接收不会出错。
在分配了所有其他事务之后，批量传输使用总线上备用的、未分配的带宽。如果总线正忙于同步和/或者中断事务，批量数据可能会在总线上缓慢低速传输。因此，批量传输只能用于对时间不敏感的通信场合，因为它不能保证延迟。
批量传输特点：
（2）OUT：当主机要向功能设备发送批量数据包时，先发出 OUT 令牌，后跟一个包含批量数据的数据包。如果 OUT 令牌或数据包的任何部分损坏，则设备将忽略该包。如果设备端点缓冲区为空并且已经将数据输入至端点缓冲区，它将发出 ACK 包通知主机自己已成功接收数据。如果由于处理先前的数据包而导致端点缓冲区不为空，设备返回 NAK 包。如果端点有错误并且其停止位（halt bit）已设置，它将返回一个 STALL 包。
- 用于传输大量突发数据。
- 通过CRC进行错误检测，并保证交付。
- 无法保证带宽或最小延迟。
- Stream Pipe - 单向
- 仅全速和高速模式支持。
批量传输仅全速和高速设备支持。对于全速端点，最大批量数据包大小为 8、16、32 或 64 字节长。对于高速端点，最大数据包大小最多可以为 512 字节。如果数据负载小于最大数据包大小，不需要用 0 填充。批量传输完成的判定是：已传输的数据量是请求的数据量；传输的数据包小于端点的最大值；传输了零长度的数据包。
上图显示了批量传输 IN 和 OUT 事务的格式。
（1）IN：当主机准备好接收批量数据时，它将发出 IN 令牌。如果功能设备接收到的 IN 令牌有错误，它将忽略该数据包；否则设备要么回复一个包含要发送的批量数据的 DATA 包，要么发送一个指示端点错误的 STALL 包，要么发送一个指示端点忙、暂时无数据要发送的 NAK 包。
带宽管理（Bandwidth Management）
总线带宽由主机负责管理。在枚举阶段的配置同步/中断传输端点和总线的整个操作过程当中都可以进行带宽管理。规范对总线做了限制：任何帧只要分配的带宽不超过 90％，都可以在全速总线上周期性传输（中断和同步）。在高速总线上，此限制减少到不超过80％的微帧可以分配给周期性传输。
因此，很快您可以看到，如果您有一个周期性传输的高度饱和的总线，则剩下的 10％ 留给控制传输使用，这些分配完后，批量传输将获得剩余的带宽。
