usb協(xié)議以及ch375簡介

1、USB協(xié)議和CH375B簡介,,USB 體系簡介,USB 是一種支持熱插拔的高速串行傳輸總線，它使用差分信號來傳輸數(shù)據(jù)，最高速度可達 480Mb/S。USB 支持“總線供電”和“自供電”兩種供電模式。在總線供電模式下， 設(shè)備最多可以獲得 500mA 的電流。USB2.0 被設(shè)計成為向下兼容的模式，當有全速（USB 1.1） 或者低速（USB 1.0）設(shè)備連接到高速（USB 2.0）主機時，主機可以通過分離傳輸來支持它們。一條 USB 總

2、線上，可達到的最高傳輸速度等級由該總線上最慢的“設(shè)備”決定，該設(shè)備包括主機、HUB 以及 USB 功能設(shè)備。,USB 體系包括“主機”、“設(shè)備”以及“物理連接”三個部分。其中主機是一個提供USB 接口及接口管理能力的硬件、軟件及固件的復(fù)合體，可以是 PC，也可以是 OTG 設(shè)備，一個 USB 系統(tǒng)中僅有一個 USB 主機；設(shè)備包括 USB 功能設(shè)備和 USB HUB，最多支持127 個設(shè)備；物理連接即指的是USB 的傳輸線。在USB 2

3、.0 系統(tǒng)中，要求使用屏蔽的雙絞線。OTG 簡介 OTG全稱是一鍵拷貝（USB On-The-Go）,LOOK的商標，它采用USB2.O的傳輸接口，OTG（USB On-The-Go）是2001年公布傳輸協(xié)議，讓兩個USB設(shè)備可以不需要用電腦作為HOST，也可以點對點的進行數(shù)據(jù)的傳輸。 USB OTG：USB 的 OTG 規(guī)格 （USB On-The-Go）是指: USB 的 OTG 規(guī)格是 USB2.0 規(guī)格的補充。USB 使

4、用客服結(jié)構(gòu)。USB OTG 產(chǎn)品能夠相互進行通訊，而無需連接到 PC 機上。因此可把一個 USB 設(shè)備可作為一個主機，而其他的則可作為終端。只有 USB 主機可以包含設(shè)備驅(qū)動器和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恍┍匾牟倏亍＠?，一個數(shù)碼攝像機可以連接一個 PDA，或是手機可以連接到打印機或掃描儀中，其只要這些所有的設(shè)備可與 USB OTG 兼容。當作為家庭網(wǎng)路中的 PC 為中心的時代已遠離，通過使用便攜式設(shè)備進行相互交流的需求日益增加，USB OTG 產(chǎn)

5、品便應(yīng)運而生。,HUB 簡介HUB是一個多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器，當以HUB為中心設(shè)備時，網(wǎng)絡(luò)中某條線路產(chǎn)生了故障，并不影響其它線路的工作。USB HUB 提供了一種低成本、低復(fù)雜度的USB 接口擴展方法。HUB 的上行 PORT 面向HOST，下行PORT 面向設(shè)備（HUB 或功能設(shè)備）。在下行 PORT 上，HUB 提供了設(shè)備連接檢測和設(shè)備移除檢測的能力，并給各下行 PORT 供電。HUB 可以單獨使能各下行PORT，不同 PORT 可以

6、工作在不同的速度等級（高速/全速/低速）。,USB數(shù)據(jù)傳輸方式USB 采用輪詢的廣播機制傳輸數(shù)據(jù)，所有的傳輸都由主機發(fā)起，任何時刻整個 USB體系內(nèi)僅允許一個數(shù)據(jù)包的傳輸，即不同物理傳輸線上看到的數(shù)據(jù)包都是同一被廣播的數(shù)據(jù)包。USB 采用“令牌包”-“數(shù)據(jù)包”-“握手包”的傳輸機制，在令牌包中指定數(shù)據(jù)包去向或者來源的設(shè)備地址和端點（Endpoint），從而保證了只有一個設(shè)備對被廣播的數(shù)據(jù)包/令牌包作出響應(yīng)，“握手包”表示了傳輸?shù)某晒?/p>

7、與否。,管道（Pipe）是主機和設(shè)備端點之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｐ?，共有兩種類型的管道：無格式的流管道（Stream Pipe）和有格式的信息管道（Message Pipe）。任何 USB 設(shè)備一旦上電就存在一個信息管道，即默認的控制管道，USB 主機通過該管道來獲取設(shè)備的描述、配置、狀態(tài)，并對設(shè)備進行配置。USB 設(shè)備連接到HOST 時，HOST 必須通過默認的控制管道對其進行枚舉，完成獲得其設(shè)備描述、進行地址分配、獲得其配置描述、進行配置

8、等操作方可正常使用。USB 設(shè)備的即插即用特性即依賴于此。,枚舉是 USB 體系中一個很重要的活動，由一系列標準請求組成（若設(shè)備屬于某個子類，還包含該子類定義的特殊請求）。通過枚舉 HOST 可以獲得設(shè)備的基本描述信息，如支持的 USB 版本、PID、VID、設(shè)備分類（Class）、供電方式、最大消耗電流、配置數(shù)量、各種類型端點的數(shù)量及傳輸能力（最大包長度）。HOST 根據(jù) PID 和 VID 加載設(shè)備驅(qū)動程序，并對設(shè)備進行合適的配置。

9、只有經(jīng)過枚舉的設(shè)備才能正常使用。對于總線供電設(shè)備，在枚舉完成前最多可從總線獲取 100mA 的電流。,PID和VID簡介vendor   ID   廠家ID和product   ID。   VID是要申請的（當然你也可以隨便寫），PID是廠家自己定義的 USB體系的傳輸類型USB 體系定義了四種類型的傳輸：1、控制傳輸，主要用于在設(shè)備連接時對設(shè)備進行枚舉以及其他因設(shè)備而已的特定操作。2、中斷

10、傳輸，用于對延遲要求嚴格、小量數(shù)據(jù)的可靠傳輸，如鍵盤、游戲手柄等。3、批量傳輸，用于對延遲要求寬松，大量數(shù)據(jù)的可靠傳輸，如 U 盤等。4、同步傳輸，用于對可靠性要求不高的實時數(shù)據(jù)傳輸，如攝像頭、USB 音響等。,USB 數(shù)據(jù)流模型,USB 體系在實現(xiàn)時采用分層的結(jié)構(gòu)， 如上圖所示： 在 HOST 端，應(yīng)用軟件（ClientSW）不能直接訪問USB 總線，而必須通過 USB 系統(tǒng)軟件和 USB 主機控制器來訪問 USB 總線，在USB 總

11、線上和 USB 設(shè)備進行通訊。從邏輯上可以分為功能層、設(shè)備層和總線接口層三個層次。其中功能層完成功能級的描述、定義和行為；設(shè)備層則完成從功能級到傳輸級的轉(zhuǎn)換，把一次功能級的行為轉(zhuǎn)換為一次一次的基本傳輸；USB 總線接口層則處理總線上的 Bit 流，完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢韺訉崿F(xiàn)和總線管理。圖中黑色箭頭代表真實的數(shù)據(jù)流，灰色箭頭代表邏輯上的通訊。,USB 協(xié)議層規(guī)范,USB 采用 little edian 字節(jié)順序，在總線上先傳輸一個字節(jié)的最低

12、有效位，最后傳輸最高有效位，采用 NRZI 編碼，若遇到連續(xù)的 6 個 1 要求進行為填充，即插入一個 0。所有的USB 包都由 SYNC 開始，高速包的 SYNC 寬度為 32bit，全速/低速包的 SYNC 寬度為 8bit。實際接收到的 SYNC 寬度由于 USB HUB 的關(guān)系，可能會小于該值。USB 數(shù)據(jù)包的格式,PID 表征了數(shù)據(jù)包的類型，分為令牌（Token）、數(shù)據(jù)（Data）、握手（Handshacke）以及特殊包 4

13、 大類，共 16 種類型的 PID對于令牌包來說，PID 之后是 7 位的地址和 4 位的端點號。令牌包沒有數(shù)據(jù)域，以 5 位的 CRC 校驗和結(jié)束。SOF 是一類特殊的令牌包，PID 后跟的是 11 位的幀編號。對于數(shù)據(jù)包來說，PID 之后直接跟數(shù)據(jù)域，數(shù)據(jù)域的長度為 N 字節(jié)，數(shù)據(jù)域后以 16 位的 CRC 校驗和結(jié)束。,握手包僅有PID 域，沒有數(shù)據(jù)也沒有校驗和。握手包包括 ACK，NAK，STALL 以及 NYET 四種，其

14、中 ACK 表示肯定的應(yīng)答，成功的數(shù)據(jù)傳輸；NAK 表示否定的應(yīng)答，失敗的數(shù)據(jù)傳輸，要求重新傳輸；STALL 表示功能錯誤或端點被設(shè)置了 STALL 屬性；NYET 表示尚未準備好，要求等待。數(shù)據(jù)在 USB 總線上的傳輸以包為單位，包只能在幀內(nèi)傳輸。高速 USB 總線的幀周期為125uS，全速以及低速 USB 總線的幀周期為 1mS。幀的起始由一個特定的包（SOF 包）表示，幀尾為 EOF。EOF 不是一個包，而是一種電平狀態(tài)，EOF

15、 期間不允許有數(shù)據(jù)傳輸。,USB 總線接口芯片CH375B簡介,1、概述CH375 是一個USB總線的通用接口芯片，支持USB-HOST主機方式和USB-DEVICE/SLAVE設(shè)備方式。在本地端，CH375具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機/DSP/MCU/MPU等控制器的系統(tǒng)總線上。在USB主機方式下，CH375還提供了串行通訊方式，通過串行輸入、串行輸出和中斷輸出與單片機/DSP/MCU/M

16、PU 等相連接。,2、特點● 全速USB-HOST 主機接口，兼容USB V2.0，外圍元器件只需要晶體和電容。● 全速設(shè)備接口，完全兼容CH372 芯片，支持動態(tài)切換主機與設(shè)備方式。● 主機端點輸入和輸出緩沖區(qū)各64 字節(jié)，支持常用的12Mbps 全速USB 設(shè)備?！?支持USB 設(shè)備的控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸?！?自動檢測USB 設(shè)備的連接和斷開，提供設(shè)備連接和斷開的事件通知。● 內(nèi)置控制傳輸?shù)膮f(xié)議處理器，簡化常

17、用的控制傳輸。● 內(nèi)置固件處理海量存儲設(shè)備的專用通訊協(xié)議，支持Bulk-Only傳輸協(xié)議和SCSI、UFI、RBC 或 等效命令集的USB 存儲設(shè)備（包括USB 硬盤/USB 閃存盤/U 盤）?！?通過U 盤文件級子程序庫實現(xiàn)單片機讀寫USB 存儲設(shè)備中的文件?！?并行接口包含8 位數(shù)據(jù)總線，4 線控制：讀選通、寫選通、片選輸入、中斷輸出?！?串行接口包含串行輸入、串行輸出、中斷輸出，支持通訊波特率動態(tài)調(diào)整。● 支持

18、5V 電源電壓和3.3V 電源電壓，CH375A 芯片還支持低功耗模式?！?采用SOP-28 封裝，可以提供SOP28 到DIP28 的轉(zhuǎn)換板。,3、封裝,4、功能說明4.1. 一般說明 CH375 芯片可以工作于USB-HOST 主機方式或者USB 設(shè)備方式。 CH375的USB 主機方式支持并行接口和串行接口。在USB主機方式下，CH375支持各種常用的USB全速設(shè)備，外部單片機需要編寫固件程序按照相應(yīng)的USB協(xié)

19、議與USB 設(shè)備通訊。但是對于USB 存儲設(shè)備，CH375 內(nèi)置了相關(guān)協(xié)議，通常情況下，外部單片機不需要編寫固件程序，就可以直接通訊。4.2. 本地端的硬件 CH375 芯片在本地端提供了通用的被動并行接口和點對點的串行接口。4.3. 內(nèi)部結(jié)構(gòu) CH375 芯片內(nèi)部集成了PLL 倍頻器、主從USB 接口SIE、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、被動并行接口、異步串行接口、命令解釋器、控制傳輸?shù)膮f(xié)議處理器、通用的固件程序等。,4.4. 本

20、地端的單片機軟件 CH375芯片占用兩個地址位，當A0 引腳為高電平時選擇命令端口，可以寫入命令；當A0引腳為低電平時選擇數(shù)據(jù)端口，可以讀寫數(shù)據(jù)。 單片機通過8 位并口對CH375 芯片進行讀寫，所有操作都是由一個命令碼、若干個輸入數(shù)據(jù)和若干個輸出數(shù)據(jù)組成，部分命令不需要輸入數(shù)據(jù)，部分命令沒有輸出數(shù)據(jù)。命令操作步驟如下： ①、 在A0=1 時向命令端口寫入命令代碼； ②、 如果該命令具