USB接口通信原理
USB接口是如何进行通信的？
USB接口是如何进行通信的？
USB接口是如何进行通信的？
USB接口中既没有握手信号，也没有时钟信号，它是怎样进行通信的呢？
我们已经知道，传统的串行口、并行口通过握手信号进行通信，这些接口通常通过握手信号来联络主机和外设。
我们也已经知道，通信双方可以同步或异步两种方式进行通信，两者最大的区别是，同步通信接口中有时钟信号线。
USB接口应用很广。
可是，USB接口中既没有握手信号，也没有时钟信号，它是怎样在主机与外设之间建立联系的呢？又是如何交换数据的呢？为了深入理解USB接口的通信过程，先介绍USB的硬件和软件结构。
从物理结构上，USB系统是一个星形结构。
USB系统包含三类硬件设备：USB主机（USB HOST）、USB设备（USB DEVICE）和USB集线器（USB HUB）。
USB总线上的物理连接是一个分层的星形拓扑，处于每个星形拓扑中央的是HUB集线器，在主机与HUB 之间，HUB与HUB之间，HUB与设备之间都是点对点的连接。
电脑上的USB通信原理
电脑上的USB通信原理USB（Universal Serial Bus）即通用串行总线，是一种用于连接计算机和外部设备的通信接口。
USB通信原理涉及物理层、数据链路层、网络层和传输层等几个不同的层次。
首先是物理层。
USB通信使用的是差分信号传输，即使用两个信号线分别传输数据的正负两种状态。
USB通信中使用的USB线包括四根线，即VCC线（供电）、D+线、D-线和地线，其中D+线和D-线用于数据传输。
当USB设备插入计算机时，电脑会对设备供电，并发送一个复位信号给设备。
设备收到复位信号后，会将自己的通信状态设置为默认状态。
接下来，电脑和设备将进行速度匹配。
USB通信有多个不同的速度等级，包括低速、全速、高速和超高速等级，设备和电脑会根据各自的能力选择合适的速度等级。
接下来是数据链路层。
USB通信采用主从结构，即计算机为主机，设备为从机。
主机负责控制通信的发起和结束，从机负责响应并处理主机发送的命令。
在数据链路层，主机和从机之间采用握手协议进行数据传输。
主机发送命令后，从机收到命令后会发回响应，并进行相应的数据处理。
USB通信中，数据包是通信的基本单位。
数据包分为控制包、数据包和握手包三种类型。
控制包用于发送和接收命令，数据包用于发送和接收数据，握手包用于确认数据的正确接收或发送。
在网络层，USB通信采用了主机-从机-集线器的拓扑结构。
主机和从机之间通过集线器进行连接，并通过集线器进行数据的转发和分配。
集线器中会保存设备的地址和通信状态，以便根据需要进行数据的分发和转发。
最后是传输层。
USB通信采用了端点（Endpoint）的概念，端点是数据传输的终点或起点。
端点分为控制端点和数据端点两种类型。
控制端点用于发送和接收控制包，数据端点用于发送和接收数据包。
每个USB设备可以有一个或多个端点，每个端点都有唯一的地址和方向。
USB通信的流程如下：首先，主机发送复位信号给设备，设备进入默认状态；然后，主机和设备进行速度匹配，确定通信的速度等级；接下来，主机发送命令给设备，设备收到命令后进行响应；最后，主机和设备进行数据的传输，主机发送数据包给设备，设备接收并响应，或者设备发送数据包给主机，主机接收并响应。
usb通信原理
usb通信原理
USB通信是一种基于总线结构的数字通信协议。
USB通信通过数对电缆进行数据传输，其中一对用于发送数据，另一对用于接收数据。
USB通信采用差分信号传输，即数据是以差值的形式传输的。
在USB通信中，传输的数据被分为数据帧，每个数据帧包含一个同步字段、一个地址字段、一个端点字段、一个数据字段和一个CRC字段。
同步字段用于同步数据流，确保数据能够正确传输。
地址字段用于指定目标设备的地址，端点字段用于指定目标设备的端点，数据字段用于传输实际的数据，CRC 字段用于检验数据的完整性。
USB通信还使用了一种令牌传输机制。
在令牌传输中，主机发送一个令牌帧给设备，设备接收到令牌后返回一个响应帧。
令牌帧分为三种类型：握手令牌、数据令牌和令牌握手。
握手令牌用于请求数据传输和设备的状态信息，数据令牌用于发送和接收实际的数据，令牌握手则用于确认数据的传输。
USB通信还包括速度控制和错误检测机制。
通过速度控制，可以根据通信的需求选择适当的传输速率。
USB通信的错误检测机制使用CRC（循环冗余校验）来检测传输过程中的错误，确保数据的准确性。
总而言之，USB通信使用差分信号传输数据，数据被分为数据帧，令牌传输机制用于控制数据传输，速度控制和错误检测机制用于确保通信的可靠性。
usb接口工作原理
usb接口工作原理
USB接口工作原理是通过电子设备间的数字通信来实现数据
传输和连接功能。
USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种用于计算机和外部设备之间数据传输的串行总线标准。
它使用一对差分信号线进行数据传输，即D+和D-线。
USB设备分为三类：主机、设备和集线器。
主机是计算机或
其他提供电源和总线服务的设备，设备是连接到主机的外部设备，而集线器则允许多个设备连接到主机上。
USB接口的工作原理是基于主机和设备通过握手协议进行通信。
当主机插入USB设备时，设备会发送一个握手信号给主机，通知主机有设备连接。
主机则会发送一个握手确认信号给设备，以建立连接。
在传输数据时，USB接口使用差分信号进行传输，即通过改
变D+和D-线上的电压差来表示数据。
USB接口采用一种称为差分振幅调制（Differential Amplitude Modulation，简称DAM）的技术来实现数据的传输。
数据传输的速率可以根据设备和主机之间的协商而变化。
USB接口还提供电源供应功能，允许设备通过USB接口从主
机获得电源。
主机会检测插入的设备是否需要电源，并根据设备的要求提供相应的电源供应。
总之，USB接口工作原理基于握手协议和差分信号传输，实
现了设备连接和数据传输功能。
它是一种通用、方便和高效的数据传输和连接标准。
usb通讯原理
usb通讯原理USB通讯是一种常用的数字信号传输接口，它通过传输数据和供电来连接计算机和外部设备。
USB的通讯原理是基于一对差分信号进行传输，其中一个信号线是数据线，另一个信号线是地线。
其中，数据线被分为发送数据线和接收数据线。
在USB通讯中，发送端将数据信号转换成电压差分信号，并通过差分传输将信号发送到接收端。
接收端通过读取电压差分信号并解码还原成原始的数据信号。
这种差分传输机制有助于提高信号传输的可靠性和抗干扰性能。
为了实现高速和全双工通信，USB采用了两对差分信号线来传输数据。
其中一对差分信号线用于发送数据，称为DP（Data Plus）和DM（Data Minus）线。
另一对差分信号线用于接收数据，称为RP（Receive Plus）和RM（Receive Minus）线。
通过这种方式，USB可以同时进行双向数据传输。
在USB通讯中，数据传输被分为四种模式：控制传输、中断传输、批量传输和等时传输。
每种传输模式都有不同的带宽要求和数据传输速率。
控制传输用于发送控制命令和接收设备状态等低速数据，中断传输用于传递实时的事件数据，批量传输用于大容量数据传输，而等时传输用于对实时性要求较高的音频和视频数据传输。
为了支持多种设备和数据传输需求，USB还定义了不同的USB协议版本，如USB1.0、USB2.0和USB3.0等。
每个USB协议版本都有其特定的数据传输速率和兼容性要求。
总结起来，USB通讯是通过差分信号传输数据和电源供应的一种全双工数字信号传输接口。
它采用多对差分信号线来实现高速、可靠和抗干扰的数据传输，同时支持多种数据传输模式和USB协议版本。
这使得USB成为一种广泛应用于计算机和外部设备连接的通讯接口。
USB接口的通讯原理
USB接口的通讯原理USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种用于连接电脑与外部设备之间的通信接口标准。
USB是一种基于主从结构的通讯协议，它定义了物理连接和通信协议，以支持高速、低功耗的数据传输和插拔式设备连接。
1.物理层：物理层定义了USB连接的电气特性、信号传输和插头。
USB使用差分信号来传输数据，这意味着在数据线对之间存在电压差异，从而提高了信号的抗干扰性能。
USB接口包含四根数据线（D+、D-、VCC、地线）和两根电源线（VBUS、地线）。
D+和D-用于数据的双工传输，VCC提供设备所需的电源。
2.数据链路层：数据链路层定义了数据的传输格式、数据的包装和解包装机制，以及错误检测和纠正机制。
USB中的数据传输单位是帧，每个帧由一个开始标志、一个报头、数据包和检验值组成。
开始标志用于同步，报头包含帧的长度和报头校验位，数据包包含传输的实际数据，检验值用于检测数据的完整性。
3.传输层：传输层定义了数据的传输方式和通信机制。
USB支持多种传输方式，包括控制传输、批量传输、中断传输和等时传输。
控制传输用于设备和主机之间的控制命令和状态信息的交互；批量传输和中断传输用于数据传输；等时传输用于实时数据的传输。
4.应用层：应用层定义了USB设备的功能和设备类别。
USB设备可以根据需要实现不同的功能，例如存储设备、打印机、摄像头等。
每个USB设备都有一个唯一的Vendor ID和Product ID，以便主机识别和管理设备。
在USB通信过程中，主机负责控制和管理USB设备，设备则执行主机的命令并提供相应的功能。
当设备插入USB端口时，主机会检测到设备的插入并进行初始化。
主机向设备发送控制命令，设备返回相应的状态信息和数据。
数据传输过程中可以进行错误检测和重传，以确保数据的完整性和可靠性。
总的来说，USB接口的通信原理包括物理层的电气特性和信号传输、数据链路层的数据格式和错误检测、传输层的数据传输方式和通信机制，以及应用层的设备功能。
USB工作原理
USB工作原理USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种用于连接计算机和外部设备的标准接口。
它的工作原理是通过传输数据和提供电力来实现设备之间的通信和互操作性。
USB接口广泛应用于计算机、手机、音频设备、打印机、摄像头等各种电子设备上。
USB的工作原理可以分为物理层、数据链路层和应用层三个部份。
1. 物理层：USB接口使用了四根线缆，分别是VCC（电源线）、D+（数据线+）、D-（数据线-）和地线。
VCC提供电源供电，D+和D-用于数据传输，地线用于电流回路的闭合。
USB接口还有一个ID线，用于识别设备类型。
2. 数据链路层：数据链路层负责传输数据和控制信号。
USB接口使用了主从结构，即一个主机（通常是计算机）连接多个从设备。
主机负责控制数据传输的起始和结束，从设备则按照主机的指令进行数据传输。
数据链路层分为控制传输、中断传输、批量传输和等时传输四种传输方式。
控制传输用于设备的配置和控制，中断传输用于传输实时数据，批量传输用于传输大量数据，等时传输用于传输实时音视频数据。
3. 应用层：应用层是USB接口的最高层，负责设备之间的数据交互和通信协议的实现。
USB接口支持多种设备类型，每种设备都有自己的通信协议和数据格式。
USB设备通过描述符来定义自身的功能和特性。
描述符包括设备描述符、配置描述符、接口描述符和端点描述符等。
设备描述符包含设备的基本信息，配置描述符包含设备的配置信息，接口描述符包含设备接口的信息，端点描述符包含设备端点（数据传输的起点和终点）的信息。
USB还支持热插拔功能，即在计算机运行时可以插入或者拔出USB设备而无需重新启动计算机。
这得益于USB接口的即插即用特性和操作系统对USB的支持。
总结起来，USB的工作原理是通过物理层的电源线和数据线进行电源供电和数据传输，数据链路层负责传输数据和控制信号，应用层负责设备之间的数据交互和通信协议的实现。
USB接口的设计和标准化使得各种设备可以方便地连接到计算机上，并实现数据传输和互操作性。
usb工作原理
usb工作原理USB（通用串行总线）是一种用于电脑和外部设备之间传输数据的通信接口。
它的工作原理基于一组标准化规范和协议。
USB通信是通过连接两个设备之间的USB接口来完成的。
USB接口由一个公共总线、主机和设备组成。
在通信过程中，主机负责发送和接收数据，而设备则负责执行主机指示的操作。
USB提供了两种不同的模式：传输和供电。
传输模式用于在主机和设备之间传输数据，可以支持低速（1.5 Mbps）、全速（12 Mbps）、高速（480 Mbps）和超速（5 Gbps）四种速率。
供电模式用于为外部设备提供电源，使其能够正常工作。
USB通信协议包括四个层次：物理层、数据链路层、传输层和应用层。
物理层定义了电缆、连接器和信号传输规范，以确保可靠的数据传输。
数据链路层负责管理数据帧的传输和接收，以及检测并纠正错误。
传输层提供了端到端的数据传输管理，包括流量控制和数据分组。
应用层定义了设备之间的通信协议和数据格式。
USB设备之间的通信是基于主机-设备模型的。
主机负责控制和管理连接的设备，并负责分配带宽和控制数据传输。
设备可以是外部存储设备（如闪存驱动器）、键盘、鼠标、打印机等。
主机通过发送控制命令来与设备进行通信，并接收设备返回的信息。
USB的工作原理基于主从架构，主机控制设备。
主机在检测到新连接的设备后，会与其进行握手并进行通信协商，以确定所需的传输速率和供电需求。
一旦通信建立，主机可以发送数据包到设备，设备接收并处理数据，然后将结果返回给主机。
总的来说，USB的工作原理是通过连接主机和设备的通信接口，按照规定的协议进行数据传输和设备控制。
这使得USB 成为了一种广泛使用的通信接口，支持各种设备和应用。
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USB接口通信原理摘要：由于多媒体技术的发展对外设与主机之间的数据传输率有了更高的需求，因此，USB总线技术应运而生。
从1994年11月11日发表了USB V0.7版本以后，USB版本经历了多年的发展，已经发展为3.1版本，成为二十一世纪电脑中的标准扩展接口。
本次报告将讨论USB接口的结构以及USB接口的数据通信的过程。
关键词：USB；接口；通信随着计算机硬件飞速发展，外围设备日益增多，键盘、鼠标、调制解调器、打印机、扫描仪早已为人所共知，数码相机、MP3随身听接踵而至，这么多的设备，如何接入个人计算机？USB就是基于这个目的产生的。
USB（Universal Serial Bus)，翻译为中文就是通用串行总线，是由Conpaq，DEC，IBM，Inter，Microsoft，NEC和Northen Telecom等公司为简化PC与外设之间的互连而共同研究开发的一种免费的标准化连接器，它支持各种PC与外设之间的连接，还可实现数字多媒体集成。
当前主板中主要是采用USB1.1和USB2.0，各USB版本间能很好的兼容。
一、USB的结构1.硬件结构：USB采用四线电缆，其中两根是用来传送数据的串行通道，另两根为下游（Downstream）设备提供电源，对于高速且需要高带宽的外设，USB以全速12Mbps的传输数据；对于低速外设，USB则以1.5Mbps的传输速率来传输数据。
USB总线会根据外设情况在两种传输模式中自动地动态转换。
USB 是基于令牌的总线。
类似于令牌环网络或FDDI基于令牌的总线。
USB主控制器广播令牌，总线上设备检测令牌中的地址是否与自身相符，通过接收或发送数据给主机来响应。
USB通过支持悬挂/恢复操作来管理USB总线电源。
USB系统采用级联星型拓扑，该拓扑由三个基本部分组成：主机（Host），集线器（Hub）和功能设备。
主机，也称为根，根结或根Hub，它做在主板上或作为适配卡安装在计算机上，主机包含有主控制器和根集线器（Root Hub），控制着USB总线上的数据和控制信息的流动，每个USB系统只能有一个根集线器，它连接在主控制器上。
集线器是USB结构中的特定成分，它提供叫做端口（Port）的点将设备连接到USB总线上，同时检测连接在总线上的设备，并为这些设备提供电源管理，负责总线的故障检测和恢复。
集线可为总线提供能源，亦可为自身提供能源（从外部得到电源），自身提供能源的设备可插入总线提供能源的集线器中，但总线提供能源的设备不能插入自身提供能源的集线器或支持超过四个的下游端口中，如总线提供能源设备的需要超过100mA电源时，不能同总线提供电源的集线器连接。
功能设备通过端口与总线连接。
USB同时可做Hub使用。
2.软件结构：每个USB只有一个主机，它包括以下几层:(1)USB总线接口USB总线接口处理电气层与协议层的互连。
从互连的角度来看，相似的总线接口由设备及主机同时给出，例如串行接口机（SIE）。
USB总线接口由主控制器实现。
(2)USB系统USB系统用主控制器管理主机与USB设备间的数据传输。
它与主控制器间的接口依赖于主控制器的硬件定义。
同时，USB系统也负责管理USB资源，例如带宽和总线能量，这使客户访问USB成为可能。
USB系统还有三个基本组件：主控制器驱动程序（HCD）：这可把不同主控制器设备映射到USB系统中。
HCD与USB之间的接口叫HCDI，特定的HCDI由支持不同主控制器的操作系统定义，通用主控制器驱动器（UHCD）处于软结构的最底层，由它来管理和控制主控制器。
UHCD实现了与USB主控制器通信和控制USB主控制器，并且它对系统软件的其他部分是隐蔽的。
系统软件中的最高层通过UHCD的软件接口与主控制器通信。
USB驱动程序（USBD）：它在UHCD驱动器之上，它提供驱动器级的接口，满足现有设备驱动器设计的要求。
USBD以I/O请求包（IRPs)的形式提供数据传输架构，它由通过特定管道（Pipe)传输数据的需求组成。
此外，USBD使客户端出现设备的一个抽象，以便于抽象和管理。
作为抽象的一部分，USBD拥有缺省的管道。
通过它可以访问所有的USB设备以进行标准的USB控制。
该缺省管道描述了一条USBD和USB设备间通信的逻辑通道。
主机软件：它在某些操作系统中，没有提供USB系统软件。
这些软件本来是用于向设备驱动程序提供配置信息和装载结构的。
在这些操作系统中，设备驱动程序将应用提供的接口而不是直接访问USBDI（USB驱动程序接口）结构。
（3）USB客户软件它是位于软件结构的最高层，负责处理特定USB设备驱动器。
客户程序层描述所有直接作用于设备的软件入口。
当设备被系统检测到后，这些客户程序将直接作用于外围硬件。
这个共享的特性将USB系统软件置于客户和它的设备之间，这就要根据USBD在客户端形成的设备映像由客户程序对它进行处理。
主机各层有以下功能：检测连接和移去的USB设备。
管理主机和USB设备间的数据流。
连接USB状态和活动统计。
控制主控制器和USB设备间的电气接口，包括限量能量供应。
HCD提供了主控制器的抽象和通过USB传输的数据的主控制器视角的一个抽象。
USBD提供了USB设备的抽象和USBD客户与USB功能间数据传输的一个抽象。
USB系统促进客户和功能间的数据传输，并作为USB设备的规范接口的一个控制点。
USB系统提供缓冲区管理能力并允许数据传输同步于客户和功能的需求。
二、USB版本比较B1.1USB 最初是由英特尔与微软公司倡导发起，其最大的特点是支持热插拔和即插即用。
当设备插入时，主机侦测此设备并加载所需的驱动程式，因此使用远比 PCI 和 ISA总线方便。
第一次是于1995年，由Intel、IBM、Compaq、Microsoft、NEC、Digital、North Telecom等七家公司组成的USBIF（USB Implement Forum）共同提出，USBIF于1996年1月正式提出USB1.0规格，频宽为12Mbps.不过因为当时支持USB的周边装置少的可怜，所以主机板商不太把USB Port直接设计在主机板上。
1998年9月，USBIF提出USB1.1规范来修正USB1.0，主要修正了技术上的小细节，但传输的的频宽不变，仍为12Mbps。
USB1.1向下兼容于USB1.0，因此对于一般使用者而言，并感受不到USB1.1与USB1.0的规范差异。
USB1.1的最高传输速率为12Mbps，即USB2.0标准中的"Full-Speed USB"，一些厂商将其产品标为"USB2.0 Full-Speed "。
"全速（Full-Speed ）"与高速"高速（High-Speed）"不同，真正的USB2.0 High-Speed最高传输速率是480Mbps。
B2.0这里有必要先说清楚一下USB2.0规范的由来。
USB2.0技术规范是有由Compaq、Hewlett Packard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC、Philips共同制定发布的，把外设数据传输速度提高到了480Mbps，是USB 1.1设备的40倍！但按照原定计划新的USB 2.0标准只是准备把这个标准定在240Mbps，后来，经过努力将它提高到了480Mbps。
由于2000年制订的标准有了变化，USB规范就产生了三种速度选择：480Mbps、12Mbps、1.5Mbps。
而2003年6月份，当USB2.0标准开始逐渐深入人心之后，USB协会重新命名了USB的规格和标准，也许当时USB协会的举措只是为了更好的统一标准而不至于混乱，但也许USB协会没想到这个标准给闪存盘和MP3市场造成一个混乱的局面。
重新命名了USB标准将原先的USB 1.1改成了USB 2.0 Full Speed（全速版），同时将原有的USB 2.0改成了USB 2.0 High-Speed（高速版），并同时公布了新的标识。
不言而喻，高速版的USB 2.0速度当然超过全速版的USB 2.0。
用户的需求，是促进科技发展的动力，厂商也同样认识到了这个瓶颈。
这时，COMPAQ、Hewlett Packard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和PHILIPS这7家厂商联合制定了USB 2.0接口标准。
USB 2.0将设备之间的数据传输速度增加到了480Mbps，比USB 1.1标准快四十倍左右，速度的提高对于用户的最大好处就是意味着用户可以使用到更高效的外部设备，而且具有多种速度的周边设备都可以被连接到USB 2.0的线路上，而且无需担心数据传输时发生瓶颈效应。
B3.0英特尔公司（Intel）和业界领先的公司一起携手组建了USB 3.0推广组，旨在开发速度超过当今10倍的超高效USB互联技术。
该技术是由英特尔，以及惠普（HP）、NEC、NXP半导体以及德州仪器（Texas Instruments）等公司共同开发的，应用领域包括个人计算机、消费及移动类产品的快速同步即时传输。
随着数字媒体的日益普及以及传输文件的不断增大——甚至超过25GB，快速同步即时传输已经成为必要的性能需求。
USB 3.0 具有后向兼容标准，并兼具传统USB技术的易用性和即插即用功能。
该技术的目标是推出比当前连接水平快10倍以上的产品，采用与有线USB相同的架构。
除对USB 3.0规格进行优化以实现更低的能耗和更高的协议效率之外，USB 3.0 的端口和线缆能够实现向后兼容，以及支持未来的光纤传输。
“从逻辑上说USB 3.0将成为下一代最普及的个人电脑有线互联方式”，英特尔技术战略师Jeff Ravencraft说道，“数字时代需要高速的性能和可靠的互联来实现日常生活中庞大数据量的传输。
USB 3.0可以很好地应对这一挑战，并继续提供用户已习惯并继续期待的USB易用性体验。
”三、USB接口的数据传输过程USB接口中的＋5V电源不但可以为外接设置提供小电流供应，并且还起着检测功能。
当USB设置插入USB接口后，主机的＋5V电源就会通过USB边线与USB 设备相通。
USB外设的控制芯片会通过两只10K的电阻来检查USB设备是否接入了主机的USB端口。
如果这两个引脚一个为高电平，一个为低电平时就表示USB 外设已经正常确连入USB接口，这时外设的控制芯片开始工作，并通过DATA＋，DATA－向外送出数据。
这时主机接收数据后，就会提示发现新硬件，并开始安装新硬件驱动。
在USB外设向外送出数据时，其中就包括设备自身的设备名及型号等相关参数，主机就是根据这些信息在显示器上显示出所发现的新硬件的名称型号的。