淺析USB的傳輸類型
出處:電子發(fā)燒友 發(fā)布于:2019-07-27 14:06:10
控制傳輸:可靠的、非周期的、由主機(jī)軟件發(fā)起的請(qǐng)求或者回應(yīng)的傳輸,通常用于命令事物和狀態(tài)事物。
同步傳輸:在主機(jī)與設(shè)備之間的周期性的、連續(xù)的通信,一般用于傳輸與時(shí)間相關(guān)的信息。這種類型保留了將時(shí)間概念包含于數(shù)據(jù)總的能力。但這并不意味著傳輸這樣的數(shù)據(jù)的時(shí)間總是很重要,基傳輸并不一定很緊急。
淺析USB的傳輸類型
中斷傳輸:小規(guī)模數(shù)據(jù)的、低速的、固定延遲的傳輸。
批量傳輸:非周期的、打包的、可靠地傳輸。一般用于傳輸那些可以利用任何帶寬,以及在沒有可用帶寬時(shí),可以容忍等待的數(shù)據(jù)。
控制傳輸:
控制傳輸允許訪問一個(gè)設(shè)備的不同部分。控制傳輸用于支持在客戶軟件和他的應(yīng)用之間關(guān)于設(shè)置信息、命令信息、狀態(tài)信息的傳輸。控制傳輸由以下幾個(gè)事物組成:
a.建立聯(lián)系,把請(qǐng)求信息從主機(jī)傳到他的應(yīng)用設(shè)備;
b.零個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)傳輸事物,按照a事物中致命的方向傳輸數(shù)據(jù);
c.狀態(tài)信息回傳,將狀態(tài)信息從應(yīng)用設(shè)備傳到主機(jī)。
Setup包的數(shù)據(jù)格式屬于一個(gè)命令集,這個(gè)集合能保證主機(jī)和設(shè)備之間正常通信。這個(gè)格式允許一些銷售商對(duì)設(shè)備命令進(jìn)行擴(kuò)展。Setup包后的數(shù)據(jù)應(yīng)具有USB定義的格式,除非這個(gè)數(shù)據(jù)是銷售商提供的信息,回傳的狀態(tài)信息荏苒具有USB定義的格式。
控制傳輸使用的是消息通道上的雙向信息流。所以,一旦一個(gè)控制通道被確認(rèn)之后,這個(gè)通道就試用了具有某個(gè)端點(diǎn)號(hào)的兩個(gè)端點(diǎn),兩個(gè)斷電,一個(gè)輸入,一個(gè)輸出。
控制傳輸?shù)亩它c(diǎn)決定了他所能接收或發(fā)送的數(shù)據(jù)靜凈負(fù)荷區(qū)長(zhǎng)度。Setup后的所有數(shù)據(jù)包都要遵守這個(gè)約定,這個(gè)約定是針對(duì)這些數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)凈負(fù)荷區(qū)的,不包括包中的協(xié)議要求的額外信息。
對(duì)于缺省控制通道的數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度,USB系統(tǒng)軟件要從設(shè)備描述器的頭8個(gè)字節(jié)中讀出,設(shè)備將這8個(gè)字節(jié)放在一個(gè)包中發(fā)出,其中7個(gè)字節(jié)包含了缺省通道的wMaxPackSize。對(duì)其他的控制端點(diǎn)來(lái)說(shuō),USB系統(tǒng)軟件在他們被設(shè)置后,獲得此長(zhǎng)度,然后USB系統(tǒng)軟件就會(huì)保證數(shù)據(jù)凈負(fù)荷區(qū)不會(huì)超長(zhǎng)。另外,主機(jī)總是認(rèn)為數(shù)據(jù)凈負(fù)荷區(qū)的長(zhǎng)度至少為8.
當(dāng)端點(diǎn)做了兩件事時(shí),可以認(rèn)為控制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)階段接收:
已經(jīng)傳了由Setup階段指定的數(shù)據(jù)量
傳了一個(gè)數(shù)據(jù)包,它的長(zhǎng)度為零火他的數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度小于長(zhǎng)度。
數(shù)據(jù)階段結(jié)束后,主機(jī)控制器進(jìn)入狀態(tài)階段,而不是開始另一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸。如果他不這樣做,端點(diǎn)會(huì)認(rèn)為通道脫線而中止通道。如果主機(jī)在狀態(tài)階段收到一個(gè)大于長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)區(qū),那么請(qǐng)求這次傳輸?shù)腎RP將被中止。
控制傳輸主要用于發(fā)送和接收與USB設(shè)備的配置信息有關(guān)的數(shù)據(jù),如設(shè)置設(shè)備地址、讀取設(shè)備描述符等。USB協(xié)議采用了差錯(cuò)控制和重試機(jī)制來(lái)保證控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性,還使用 DataToggl訊制來(lái)確保整個(gè)傳輸過(guò)程中,主機(jī)與設(shè)備同
步。
所有USB設(shè)備都必須支持控制傳輸,并且都將端點(diǎn)0構(gòu)成的管道作為缺省控制管道。當(dāng)設(shè)備首次連接到主機(jī)上時(shí),就使用缺省控制管道傳輸U(kuò)SB設(shè)備的確認(rèn)信息、狀態(tài)信息以及控制信息??刂苽鬏?shù)膬?yōu)先級(jí)??刂苽鬏斨辽儆袃蓚€(gè)事務(wù)階段:建立階段和狀態(tài)階段,在兩者之間可能存在數(shù)據(jù)階段。建立階段,建立事務(wù)向外設(shè)的控制端點(diǎn)傳輸信息,PID是SETUP,數(shù)據(jù)的
PID使用DATAO。收到建立的外設(shè)必須接受,并向主機(jī)發(fā)送ACK信號(hào);如果數(shù)據(jù)被損壞則將其丟掉,不返回ACK信號(hào)。
控制傳輸如果存在數(shù)據(jù)階段的話,所有的數(shù)據(jù)階段的事務(wù)必須有相同的方向,在數(shù)據(jù)階段中要發(fā)送的數(shù)據(jù)大小和方向在建立階段給出??刂苽鬏?shù)臓顟B(tài)階段是序列中的一個(gè)操作,并且其傳輸?shù)姆较蚩偸桥c數(shù)據(jù)流的方向相反,其PID總是DATAI??刂苽鬏斒褂玫氖窍z道式是雙向信息流,一旦確認(rèn)了一個(gè)控制管道之后,該管道就使用端點(diǎn)號(hào)相同的輸入端點(diǎn)和輸出端點(diǎn),該端點(diǎn)也就決定了它所能接收或發(fā)送的數(shù)據(jù)凈負(fù)荷區(qū),即數(shù)據(jù)包中所能加載的數(shù)據(jù)大小。
批量傳輸
批量傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是流,主要是利用USB總線的空閑帶寬進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模梢栽诓淮_定的時(shí)間內(nèi)傳輸大量數(shù)據(jù),適合于數(shù)據(jù)量大,而對(duì)時(shí)間和傳輸速率要求不高的場(chǎng)合。批量傳輸時(shí),有數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢查機(jī)制,如果數(shù)據(jù)包傳輸過(guò)程出錯(cuò),則會(huì)重新發(fā)出數(shù)據(jù)包。在一個(gè)空閑的總線中,批量傳輸是速度快的傳輸類型。只有全速與高速設(shè)備,才支持批量傳輸。通常打印機(jī)、掃描儀、USB硬盤、電子盤等設(shè)備都使用批量傳輸模式。
中斷傳輸
由于USB不支持硬件的中斷,所以必須靠PC主機(jī)周期性地輪詢,以便獲知是否有設(shè)備需要傳送數(shù)據(jù)給PC。由此可知道,中斷傳輸僅是一種輪詢的過(guò)程,而非過(guò)去我們所認(rèn)知的中斷功能。而輪詢的周期非常的重要,因?yàn)槿绻偷脑挘瑪?shù)據(jù)可能會(huì)流失掉,但反之太高的話,則又會(huì)占去太多的總線帶寬。對(duì)于全速裝置(12Mbps)而言,端點(diǎn)可以設(shè)定Ilns至255ms之間的輪詢間隔。因此,換算可得全速裝置的快輪詢速度為IKHz。另外對(duì)于低速設(shè)備而言,僅能設(shè)定10ms至255ms的輪詢間隔,如果因?yàn)殄e(cuò)誤而發(fā)生傳送失敗的話,可以在下一個(gè)輪詢期間重新再傳送。
應(yīng)用這種傳輸類型的有鍵盤,搖桿或鼠標(biāo)等稱之為人機(jī)接口裝置(HID)。其中,鍵盤是一個(gè)很好的應(yīng)用例,當(dāng)按鍵被按下后,可以經(jīng)由PC主機(jī)的輪詢將小量的數(shù)據(jù)傳回給主機(jī),進(jìn)而了解到哪個(gè)按鍵剛被按下。
同步傳輸
同步傳輸提供了確定的帶寬和間隔時(shí)間(latency)。它被用于時(shí)間要求嚴(yán)格并具有較強(qiáng)容錯(cuò)性的數(shù)據(jù)流傳輸,或者要求恒定數(shù)據(jù)傳送率的即時(shí)應(yīng)用中。同步數(shù)據(jù)要求確定的帶寬值和確定的傳送次數(shù)。對(duì)于同步傳送來(lái)說(shuō),即時(shí)的數(shù)據(jù)傳遞比完美的和數(shù)據(jù)的完整性更重要一些。應(yīng)用這類型的傳輸裝置有:USB麥克風(fēng)、喇叭等裝置,如此可以確保播放的頻率不會(huì)被扭曲。
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