USB主机——硬件及软件

USB连接支持数据在USB主机与USB设备之间的传输。主要介绍了相关的主机接口,这类接口简化了客户软件与设备应用之间的通信。USB主机可分为3层：客户层、USB系统层、主机控制器层。USB系统层又可划分为3个主要的组成部分;主机控制器驱动HCD（Host Controler Driver）、USB驱动USBD（USB Driver）、主机软件。USBD通过HCD所提供的控制器接口HCDI（HCD Interface）,与HCD进行交互。USBD提供面向客户的接口,即USBD接口USBDI（USBD Interface）,以供客户提出数据传送或设备配置的请求。USB主机可以提供不同的软件系统实现方法,完成相同的主机行为。     

USB 设备构架

主要讲述了USB设备的基本状态和在这些状态基础上的通用操作。基本状态包括连接、加电、缺省、编址、配置、挂起等。通用操作有设备的动态连接与移去、设置地址、信息配置、数据传送、电源管理、请求处理及出错处理等。这些操作中重点介绍了USB设备请求的协议：所有USB设备在其缺省控制通道处对主机的请求发出响应;这些请求是由控制传送来完成的;请求及请求的参数通过Setup包发向设备,由主机负责设置Setup包内每个域的值;每个Setup包有8个字节。在多个标准设备请求中所提到的描述表是有一定格式的数据集。描述表共有5种类型：设备、配置、接口、端点、字串描述表。它是用来反映设备的特性,本质上是描述设备信息的关系数据库。     

USB集线器规范

集线器为USB设备和主机的连接提供了硬件接口。集线器本身提供的很多属性,保证了USB用户界面的友好性,并隐藏了其复杂性。集线器主要支持的USB功能有：连接行为、电源管理、设备连接/未连接检测、总线错误检测和恢复及支持高速和低速设备等。集线器由集线器中继器和集线器控制器组成。集线器中继器负责管理基于包的连接,而集线器控制器则提供状态信息和控制操作以支持主机访问。在主机和其它设备之间的连接过程中,集线器处于非常重要的地位。集线器能够检测到并防止任何连接错误,特别是会导致死锁的错误。集线器实际上也是1个USB设备,它同样必须遵守USB设备的规则。     

USB电气特性

USB的电气特性反映了端口驱动电路,传输电平,编码结构,位同步处理及供电方式,USB串行数据采用了NRZI编码,在USB数据线上传输,对数据进行差分编码有助于噪声抵消和确保数据的正确性,给出了驱动信号的波形和阈值,为了避免长“1”码影响同步信号的提取,USB采用了“0”翻转插入方式,USB端口对于相连的设备均可提供2种供电方式,即总线供电方式和自供电方式。     

USB 机械特性

提供了电缆、连接器及连接不同USB设备的电缆部件机械和电气方面的规范,包括尺寸、材料、电气及可靠性等方面的要求。同时说明了外部USB设备互连的最低要求,只要符合这些最低要求,也可以使用别的材料。USB电缆由2条电导线和2条信号线组成。USB可以在2种数据速率下工作;全速为12Mbit/s,要求使用带2条电导线和双绞信号线的具有屏蔽层的电缆;低速为1．5Mbit/s,降低了对电缆的要求,不需要使用蔽层和双绞信号线,连接器设计为热插拨,在USB插头的图标上提供了标识以便于正确定向。     

USB协议层

USB协议层描述了USB主机与USB设备交互时的语法和协议,从中定义了字段、包、事务和送传的结构,以及由字段到包、由包到事务、由事务到传送所组成的组织层次关系。协议同时还规范了数据链路的建立,正常或异常传送处理的动态过程。字段中分同步、包标识符、地址、帧号、数据和CRC校验等字段。包中分标记、帧起始、数据、握手4类包。事务中有批处理、控制、中断和同类4类事务。传送可分为控制、批处理、中断和同步4类传送。字段、包、事务和传送的命名和定义,实质上是为了满足不同需求的传送内容,在链路建立、数据传送及链路拆除的可靠执行中所采用的一系列保障措施。     

一种基于光纤的USB转接器

本文介绍了一种USB接口电路的设计,该设计硬件上是基于USB总线转接芯片CH341T来实现,软件上利用VB的MSComm控件快速开发这一简单的USB转光纤设备,实现了USB主机端和设备端的成功通信,并在实际应用中达到了工具携带方便,数据传输准确、快速的效果。     

一种具有USB接口的通信控制器的设计实现

变电站自动化系统中常采用CAN总线实现间隔层与变电站层之间的数据通信，因而CAN总线到变电站层PC主机的数据通信成为影响系统性能的一个重要因素。USB总线是一种串行总线标准。文中介绍了一种具有USB接口的CAN通信控制器，该通信控制器具有USB的连接简单、传输速率高的优点，同时在软硬件实现上充分考虑了变电站环境的特点，采取多种措施保证系统通信的可靠性。     

嵌入式USB主机读取摄像头视频数据的实现

利用嵌入式USB主机完成对摄像头视频数据的采集,从而应用到现场监控中,已经成为嵌入式开发的热点.本文介绍了采用S3C44BOX外扩SLS11HS构建USB主机的硬件电路,以及实现视频数据读取的软件设计;同时,简要地介绍了USB1.1协议,并研究了摄像头输出的视频数据格式.     

USB总线的初始化分析

USB（Universal Serial Bus）是一种支持在USB主机和USB设备之间进行串行数据传输的通信协议。通过USB设备接入检测，总线枚举步骤，设备类配置，描述符介绍和描述符程序实现等方面介绍USB总线的初始化。     

USB Mass Storage类设备的设计与实现

针对嵌入式系统与PC主机大量数据传输的需要,使用SD卡做为存储介质设计实现USB Mass Storage类设备。主机和存储设备之间的通讯严格按照USB20协议和USB Mass Storage类存储协议,该类存储设备构架于USB2．0协议之上,将存储命令嵌于USB协议之中。采用MAX3421作为USB外设控制器,MCF52233作为主控制器,通过SPI接口实现两者的通讯。试验结果表明,当MCF52233主频为60MHZ时,存储速度可以达到1．87Mbyte／s,满足了设备与主机数据交换速度的要求。     

Windows CE操作系统下的USB设备驱动开发

在嵌入式操作系统Windows CE下,为了驱动外部USB设备,本文介绍了一种基于流接口驱动的USB设备驱动开发方案,先后从注册表的配置、驱动程序的加载、流接口驱动、软件设计等方面详细地分析了驱动程序的构成和工作原理.该方案有效地降低了USB传输协议编程的复杂度,并且易于代码维护和功能扩展.实验表明,该驱动实现了USB设备与操作系统间的高效数据传输,且具有可靠性高、传输速度快等特点.     

基于EZ-USB数据采集系统USB接口设计

针对数据采集系统控制和数据传输的特点，设计了基于FIFO的通用USB接口。接口体系采用集微控制器和USB控制器一体的EZ－USBAN21310C作为主控芯片，编写了相应的固件和符合WDM模式的USB设备驱动程序。     

基于LabVIEW和单片机的称重信号采集

在称重方案设计中,为了避免单片机和PC机通信时必须采用串口线连接或USB转串口线连接的弊端,并且更好的适应USB接口正逐步成为PC机的标准接口这一大的趋势的要求。同时克服单片机的处理能力有限,难以满足控制的需求的缺点,采用处理能力强及人机交互好的PC机作为上位机,对采集到的数据进行进一步分析和处理,以达到更高的要求。方便采集信号和实时显示信号变化,更好地实现称重信号采集过程中的的人机交互界面的功能,实现仪器智能化。以STC89C52单片机为下位机、PC机为上位机,基于Lab VIEW2014编写上位机软件,通过USB数据线直接连接单片机USB口与PC机USB口,实现单片机与PC机的串行通信过程,使测试方便、简洁、人性化。包括下位机STC89C52单片机的最小系统设计、CH340通信电路设计、下位机单片机通信的软件设计、上位机Lab VIEW2014通信的软件设计。实现称重系统测试信号智能化。     

USB技术概况

作为计算机外设接口技术的重要变革,USB在传统的计算机组织结构的基础上,引入网络的拓扑结构思想。其具有终端用户的易用性、广泛的应用性、带宽的动态分配、优越的容错性能,较高的性能价格比等特点,方便了外设的增添,适应了现代计算机多煤体的功能拓展,已逐步成为计算机的主流接口,在扼要介绍USB的研制动机、技术目标和功能特色之后,系统地、概括性地对USB的体系结构进行了描述,主要包括USB的系统概况、物理接口、电源特性、总线协议、容错性能、系统设置、数据流模型、主机、硬件和软件等内容。上述的具体技术细节将在后续文章中介绍。     

通用USB/FPGA器件在空间探测器测试系统中的应用

USB 2.0和FPGA是近年来广泛应用的通用数据传输技术和控制处理技术。在FY-2卫星空间环境监测器综合测试系统的设计中,采用了这些新的软硬件技术。数据传输基于USB 2.0实现,相比以往USB 1.1设备传输速率更快、更稳定可靠;主控基于FPGA,相比以往单片机处理能力更强,可实现更复杂的操作。使测试系统功能更丰富、性能更强大,测试方式更灵活。并通过外围电路设计和配套固件开发,保证测试结果真实准确可靠,为今后从事相关设计开发提供了参考。     

循环冗余校验在USB数据传输中的应用

循环冗余校验(简称CRC)是一种可靠性很高且实现方式简单的串行数据校验方法,在通信及计算机数据存储中得到了广泛应用.为了将CRC运用到USB数据传输中,本文首先研究了CRC的基本原理;然后根据USB协议的要求,对USB数据传输中CRC码的生成方法进行了特殊的考虑;最后用Verilog HDL硬件描述语言描述了USB数据传输中CRC码的生成算法.仿真结果表明,此算法合理、正确,可以满足USB数据传输的需要.目前此算法已经被成功地运用到自行开发的USB IP核中.