USB通用串行总线
通用串行总线usb控制器是什么,有什么用
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通用串行总线usb控制器是什幺
简单来说就是用数据线连接在主板后置接口和机箱前置接口就是你见到的USB接口通常用白色蓝色表示USB2.0和USB3.0
再者就是通过电脑windows系统安装驱动，安装后可以用优盘及移动硬盘、打印机、扫描仪。
通用串行总线usb控制器有什幺用
Universal Serial Bus（通用串行总线）简称USB，是目前电脑上应用较广泛的接口规范，USB接口是电脑主板上的一种四针接口，其中中间两个针传输数据，两边两个针给外设供电。
USB接口速度快、连接简单、不需要外接电源，同时对外设有良好的兼容性，最多可连接127台外设。
USB有两个规范，即USB1.1和USB2.0。
简述usb接口的应用特点
简述usb接口的应用特点
USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）接口是一种用于计算机和外部设备之间传输数据和供电的标准接口。
以下是USB接口的应用特点：
1. 方便易用：USB接口被广泛应用于各种设备，如鼠标、键盘、打印机、摄像头、音频设备等。
它具有即插即用的特性，无需重启计算机或进行繁琐的设置。
2. 高速传输：USB接口支持高速数据传输，最新版本的USB
3.0甚至可以达到每秒传输5Gbps的速度。
这使得文件传输、音视频播放等任务更加快捷高效。
3. 多功能性：USB接口不仅可以传输数据，还可以用作设备之间的供电接口。
通过USB接口可以给外部设备提供电力，例如充电器、移动硬盘等。
4. 统一标准：USB接口是一个统一的标准接口，几乎所有的计算机和外部设备都支持USB接口。
这种统一标准使得设备之间的互联更加简单，不再需要为了连接不同设备而购买不同的接口转换器。
5. 灵活可扩展：USB接口支持多种设备的同时连接，通过USB集线器可以将多个USB设备连接到计算机上。
此外，USB接口还支持热插拔功能，可以在不关闭计算机的情况下连接或断开设备。
总之，USB接口具有方便易用、高速传输、多功能性、统一
标准和灵活可扩展等特点，使得它成为计算机和外部设备之间最常见和广泛应用的接口之一。
USB引脚定义
USB引脚定义USB（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。
它被广泛应用于计算机、手机、打印机、摄像头等各种设备之间的数据传输和通信。
USB接口最常见的应用方式是连接设备到计算机，方便传输数据、充电和进行其他操作。
为了确保设备之间的兼容性和正常工作，USB接口的引脚定义起着重要的作用。
USB接口通常由四根线组成，分别是VCC（电源线）、D+（差分数据线正极）、D-（差分数据线负极）和GND（接地线）。
这些引脚的定义是根据USB规范来确定的，确保设备能够正确地进行数据传输和电力供应。
1. VCC（电源线）VCC引脚是用来提供电源给USB设备的，它通常由主机（如计算机）提供电力。
VCC的电压通常为5V，通过这根线为设备提供操作所需的电力。
在连接设备时，VCC引脚会传输电流，为设备供电。
2. D+（差分数据线正极）D+引脚是用来传输数据信号的，它是USB接口中的正极数据线。
它与D-引脚一起用于实现USB设备和主机之间的数据通信。
D+引脚的电平变化表示不同的数据传输状态，使得设备能够进行数据传输和通信。
3. D-（差分数据线负极）D-引脚是用来传输数据信号的，它是USB接口中的负极数据线。
与D+引脚配合使用，D-引脚也用于实现USB设备和主机之间的数据通信。
D-引脚的电平变化与D+引脚一起被用来传输数据信号。
4. GND（接地线）GND引脚是用来连接设备和主机的电地线。
它的主要作用是提供电路的接地点，确保数据传输的稳定性和可靠性。
GND引脚通常与其他引脚一起连接，确保设备和主机处于相同的电势。
通过以上四个引脚的定义，USB接口实现了设备之间的数据传输、电力供应和通信功能。
这种标准化的接口定义使得设备能够在不同的品牌和型号之间进行互联和兼容，提高了设备的可用性和可扩展性。
无论是在家庭、办公室还是工业领域，USB接口都发挥着重要的作用，为我们的生活和工作带来了极大的便利。
总结起来，USB接口的引脚定义是VCC（电源线）、D+（差分数据线正极）、D-（差分数据线负极）和GND（接地线）。
USB通用串行总线简介
2021年1月30日星期六
图1-3 USB集线器结构
（2）USB设备。USB设备分为hub设备和功能设备。 USB硬件系统的示意图如图1-4所示。
2021年1月30日星期六
图1-4 USB硬件系统的示意图
2.物理总线拓扑结构 USB总线上的设备以星形的
拓扑结构实现与主机物理连接。 USB的接入点由集线器来提供。 这种由集线器提供的额外接入点 称为端口。主机中包含了嵌入的 集线器，它称之为根集线器。通 过根集线器，主机可以提供一个 或多个接入点。为了防止出现环 形接入的情况，在USB中使用了 分层的拓扑结构，这种配置结果 具有树形结构，如图1-5所示。
2021年1月30日星期六
USB共有3种类型的包，即令牌包、数据包和握手包。 （1）令牌包。由PID、地址、端点和CRC校验字段组成，其格式如图1-9所示。
其中，地址字段和端点字段唯一地确定了某个设备上的某一个端点。只有主机 才可以发出令牌包。
2021年1月30日星期六
图 1-9 令牌包格式
（2）数据包。由PID字段、0~1 023字节长度的数据字段和16位的CRC校验 字段组成，其格式如图1-10所示。数据源向目的地发送的数据或者无数据传送 的指示信息，数据包可以携带的数据最多为1 023字节。数据必须以整数的字节 数发出。数据CRC仅通过对包中的数据字段计算而得到，不包括PID，它有自己 的校验字段。
4 采用“主-从式”数据传输 方式，所有传输由USB主机 发起，USB设备仅在主机对 它提出要求时才进行传输。
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1.3 USB的硬件结构
1.硬件构成 （1）USB主控制器/根集线器。主控制器负责传输处理，这些传输已
经由主机软件安排好。主控制器对数据执行一个并行到串行的转换，建立 USB的传输处理，并传给根集线器在总线上发送。
usb通信简介
USB接口还可以实现手机与其他设备之间的无线连接 ，如连接蓝牙耳机、车载导航等。
USB通信在嵌入式系统中的应用场景
工业控制
USB接口在工业控制领域应用广 泛，如连接传感器、执行器等设 备，实现快速稳定的数据传输。
智能家居
USB接口可以用于连接智能家居 设备，如智能灯泡、智能插座等 ，实现智能化控制和远程管理。
随着智能手机、平板等移动设备的普及，USB Type-C接口在移动设备中的应用将进一步扩大，同时也会带来更 多的便利性和创新功能。
USB通信在物联网中的应用
物联网设备的数量和种类不断增加，USB通信在物联网中的应用也将得到更广泛的拓展，如USB传感器、USB通 信模块等。
USB通信的产业发展和市场前景
包括USB Type-A、USB Type-B和 USB Type-C等连接器。
USB端点的定义
每个USB设备都有一个或多个端点， 用于与主机进行通信。
03
USB通信协议层
USB通信的协议栈
USB设备驱动程序负责管理USB设备的各种功 能和特性，例如设备的电源管理、数据传输等
。
USB核心驱动程序是USB协议栈的核心部分，它负责 管理USB设备的连接和通信，以及处理USB设备的各
设备响应配置请求
设备根据主机的要求进行响应，进入指定的配置状态，并向主机返 回配置结果。
配置信息的获取和设置
主机通过配置过程获取设备的配置信息，如接口、端点等，并设置 设备的配置状态，以便设备能够正常工作。
USB设备的接口和类别的定义和识别
接口的定义和识别
USB设备的接口是用于实现特定功能的软件资源，主机通过枚举过程获取设备 的接口信息并进行识别。
无线USB技术的研发
USB通用串行总线内部结构解析
USB通用串行总线内部结构解析
USB 总线就是一种新型、快速、双向、同步传输、并可以热插拔的数据传输总线，它满足了人们对总线易用性、扩展能力强和低成本的要求，因此，USB 在PC 外设领域的传输速率从1.5Mbps 的低速和12 Mbps 的全速提高到如今的480 Mbps 的高速数据传输。
目前，USB 总线已经逐渐成为计算机领域中应用最广泛的外设总线连接规范。
USB 通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）作为一种应用在PC 领域的新型接口技术，是一种简单的计算机外围接口标准，具有便捷易用、扩展方便等优点。
1998 年后，随着微软在Windows 98 中内置了对USB 接口的支持模块，目前已成为计算机必备的一个接口。
他非常适合作为主机和各种外设之间的通信接口，从而实现主机和多台
外部硬件设备之间简单、快速、可靠的连接和通信
USB 通用串行总线端子，采用长方形或类似于长方形的端子，已经在相当大的程度上取代了个人电脑中使用的老式9 针串行端口，当然在家庭影院领域中，也得到了广泛的应用。
长方形端子多见于电脑主机上，而类似于长方形的端子常见于电脑周边设备。
对于音视频方面的使用来说，USB 端子多用作电脑间、服务器之间、便携式
MP3 播放机和电脑音视频录音、编辑系统，作数据输入、输出传送。
与主机USB 接口相连的USB 控制部分
tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。
仅供参阅！。
usb 传输原理
usb 传输原理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串行总线标准。
它的传输原理基于以下几个方面：1. 物理连接：USB使用四根线缆进行连接，包括两根用于传输数据的差分数据线（D+和D-），一根用于提供电源的VCC 线，以及一根用于地线的GND线。
这些线缆共同构成了USB的物理连接。
2. 差分传输：USB使用差分传输技术，在D+和D-数据线上传输数据。
差分传输通过比较D+和D-之间的电压差异，来识别和传输数字信号。
这种传输方式有助于抵御外界干扰，提高数据传输的稳定性和可靠性。
3. 数据帧结构：USB的数据传输是按照数据帧的形式进行的。
每个数据帧由一个同步字段、一个帧头、数据内容和一个CRC校验字段组成。
同步字段用于同步接收端的时钟，帧头标识数据帧的开始，数据内容包含实际传输的数据，CRC校验字段用于数据的完整性验证。
4. 主从设备通信：USB采用主从设备模式进行通信。
计算机通常作为USB的主机，而外部设备则作为USB的从设备。
主设备负责发起和控制数据传输过程，从设备则依从主设备的指令进行数据的接收和发送。
5. 数据传输速率：USB支持多种速率的数据传输，包括低速（1.5 Mbps）、全速（12 Mbps）、高速（480 Mbps）和超速（5 Gbps或更高）。
具体的传输速率取决于USB版本以及连接的设备的能力。
通过以上原理，USB实现了计算机和外部设备之间的高速、可靠的数据传输。
它广泛应用于各种设备，例如打印机、键盘、鼠标、移动存储设备等，为用户提供了方便的数据交互和设备连接功能。
USB接口介绍
USB USB(通用串行总线)是用于将适用USB 的外围设备连接到主机的外部总线结构,其主要是用在中速和低速的外设USB 是通过PCI 总线和PC 的内部系统数据线连接实现数据的传输USB 同时又是一种通信协议他支持主系统(host)和USB 的外围设备(device)之间的数据传输。
USB 目前有两个版本，USB1.1的最高数据传输率为12Mbps，USB2.0则提高到480Mbps。
注意：二者的物理接口完全一致，数据传输率上的差别完全由PC的USB host控制器以及USB设备决定。
USB可以通过连接线为设备提供最高5V，500mA的电力。
USB接口的类型 USB接口有3种类型：- Type A：一般用于PC- Type B：一般用于USB设备- Mini-USB：一般用于数码相机、数码摄像机、测量仪器以及移动硬盘等USB 的作用 连接PC 与电话，PC 具有很强的运算能力，而电话提供最为广泛的通信互连。
运算与通信成为计算机应用的基础，而计算机与通信是两个相对独立发展的产业，USB 旨在提供可以广泛应用于PC 到电话的互连的普遍性的连接。
Plug-and-Play ，从用户端来看PC 的串行口、并行口和键盘鼠标端口都不能Plug-and-Play，USB 则提供真正的Plug-and-Play。
端口扩展PC 的已有的串行/并行口等端口只适用于一两种的外设，并且不易扩展。
USB提供双向、低成本、低速到中速(USB 2.0 可达480Mb/s) 的通用外设总线，适用于连接各种各样的外设，并且易于扩展。
USB 的拓朴结构 在USB 的网络协议中每个USB 的系统有且只有一个主系统（host）它负责管理整个USB 系统包括USB设备的连接与删除、Host 与USB 设备的通信总路线的控制等等。
Host端有一个Root Hub 可提供一个或多个USB 下行端口每个端口可以连接一个USB Hub或一个USB DeviceUSB Hub 是用于USB 端口扩展的即USB Hub 可以将一个USB 端口扩展为多个端口。
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第7章 USB通用串行总线 7.1 概述 7.1.1 USB发展过程 通用串行总线USB（Universal Serial Bus）由Compaq、IBM 、Intel、Microsoft、NEC等公司于1994年联合提出。 1996年发布USB1.0标准 1998年发布USB1.1标准 两种传输速度：1.5Mdbs（低速）、12Mdbs（全速） 热拔插和即插即用 最多可同时连接127台设备 1999年发布USB2.0标准 1）最高传输速度达480Mdbs（高速），是USB1.1的40倍 2）向下兼容USU1.1
7.1.2 USB的设计目标及特点 设计准则： 1）易于扩充 2）协议灵活 3）支持音频/视频等实时数据的传输 4）提供价格低廉的标准接口 USB的特点： 1）速度快 2）设备安装和配置容易 3）易于扩展 4）使用灵活 5）可总线供电 6）成本低
7.1.3 USB的接口特性
1.USB的输出 . 差分驱动，支持半双工方式 . 电缆阻抗范围： 76.5 – 103.5Ω . 驱动器输出阻抗匹配电阻：28 – 44Ω . 所有USB设备的上游端口，按设备的最高速定义。 2.USB的接收 . 差分接收 7.1.4 USB信号的定义
包开始 数据线从闲置状态跳变到K态 包结束 SE0态保持2位的传输时间后之后， SE0态保持2位的传输时间后之后， 保持1位传输时间保持1位传输时间的J态。 的J态。 断开 SE0 保持SE0态持续2.5us以上 SE0 保持SE0态持续2.5us以上 连接 闲置状态持续时间≥2ms 闲置状态持续时间≥2.5us 复位 D+和D-＜2.8v的持续时间 ≥ 10ms D+和D-＜0.3v的持续时间 ≥ 2.5us
7.1.5 数据的编码与解码 NRZI的编码方法不需独立的时钟信号和数据一起发送，电平跳变代表“0”，没有电平跳变代表“1”。在数据被编 码前，在数据流中每6个连续的“1”后插入1个“0”，从而强迫NRZI码发生变化，接收端必须去掉这个插入的“0”。
位填充和NRZI编码 如果接收端连续接收到7个逻辑“1”，则认为发生了位填充错误。 7.2 USB系统结构 7.2.1 USB总线的拓扑结构
. 阶梯式星型拓扑结构
USB的物理连接 USB的逻辑连接
D D
HOST 层1 层2
层3 层4 . 管道：HOST软件与USB设备端口间的数据传输通道。 . 一个USB设备可有多个管道；设备的一个端口可建立一个输入管道和一个输出管道。 . 各管道之间相互独立。
7.2.2 USB主机 一个USB系统只有一个主机，主机的USB接口称为USB控制器。 USB控制器无论对主机还是USB设备，都必须具备如下的主要功能： 1. 帧产生 USB系统采用帧同步传输。 . 控制器将总线时间化分为帧，每帧持续时间：1ms . 每1ms都以SOF（Start –Of-Frame）令牌开始，标识新的一帧开始。在SOF之后，总 线处于工作状态，主机与USB设备开始传输数据，传输完成，进入帧结束间隔区（EOF）， 总线处于空闲状态。等待下一帧的开始。 . SOF以广播的方式，发到所有的全速设备，每隔1ms发送一次。 . 在帧结束间隔区（EOF）间内，所有的传输都被禁止或暂停。 . 高速微帧的持续时间为125us，每1ms内可产生8个微帧SOF令牌。 EOF间隔 SOF SOF SOF
帧N-1 帧 N 帧 N+1
1ms 1ms
„ 125us 2. 传输差错控制 . 超时错。目标端口没有反应。 . 协议错。位插入错（出现连续7个“1”），无效握手包，错误的包标志等。 . 数据丢失错或无效传输错。传输时间超过EOF（1ms）、CRC校验等 对于批传输、命令传输和中断传输，上述各类型的错误出现3次后，终止传输。同步传输则不受此限制。 3. 状态处理 控制器负责管理和报告USB系统的各种状态，状态处理器负责对状态信息做处理，使主机控制器与设备之间的状态保持一致。 4. 串行化与反串行化 . 输出数据。主机控制器将协议信息与原始数据信息转换为串行数据流。 . 输入数据。主机控制器将串行数据流还原为协议信息与原始数据信息。 . 串行接口引擎（STE）负责传输过程中的串行化与反串行化工作。 5. 数据处理 . 主机控制器负责处理主机输入/输出数据的请求。 . 数据传输的格式取决于系统的具体实现，并符合USB协议的要求。
站在用户的角度，主机控制器具有的功能： . 检测USB设备的插入和拔出。 . 管理主机与设备的数据流。 . 对设备进行必要的控制。 . 收集/处理各种状态信息。 . 给设备供电。
7.2.3 USB设备 USB设备分为两类：USB集线器（HUB）、USB设备 1. USB集线器 . 上游端口 . 下游端口 . USB 集线器由控制器和中继器组成。 . 控制器负责与主机接口，接收主机发来的命令和数据。 . 中继器负责上游端口与下游端口之间的联接状态。可由硬件产 生复位、休眠和恢复信号。 2. USB功能设备 . 具备某一特定应用功能的设备，通过USB接口连接USB主机并收/ 发数据和控制信息。 . 每一设备都必须由自己的配置信息（对设备功能的描述、设备的 属性、资源要求等），主机根据设备提供的配置信息对设备进行 配置和定位驱动软件。 . 端点。USB主机与USB设备的逻辑连接点。 . 接口。一组相关的端点组成一个接口。 . 配置。一种配置，可以包含多个接口。而一个功能设备可以有多 种配置。 . 设备插入时，USB主机通过默认端口读取设备的描述符，选取一种 配置（枚举）。
7.2.4 USB的通信模型 USB设备 . USB 总线接口层 底层物理接口，通过电缆与USB主机相连，是USB设备收/发数据的接 口。 . USB 设备层 是USB协议栈的主体。它处理总线接口与不同端点之间的数据。实现 USB的各种基本行为。 . 功能层 实现USB设备的特定功能。 USB主机 . USB主控制器与根集线器 集成在PC机的主板上，是USB主机与USB设备之间的物理连接点，实现USB主机与USB设备之间的数据收/发。主控制器负责数据的转换、存储和传输。根HUB提供USB的接口，其下游端口可直接与USB设备相连。根集线器控制USB端口的电源，激活和禁止端口，识别与端口相连的设备，设置和报告与每个端口相连的状态事件 . USB系统软件 主要由USB核心驱动程序（USBD）与USB主控制器驱动程序（HCD）组成。USBD被捆绑在操作系统之中，负责解释来自用户软件（USB设备类驱动程序）的命令，并将其分解为一系列的USB事务后。发送给与USB主控制器。 HCD负责最底层的驱动任务，控制和管理硬件，负责将核心驱动程序 传送来的USB事务传给主控制器芯片。 . 客户软件与USB设备类驱动程序 USB设备类驱动程序（USB用户驱动软件），将用户的USB命令发送 给USB系统软件，同时初始化内存缓冲 区，用于存储所有USB通信中 的数据。 客户软件是用户与USB系统之间的一个界面，主要完成用户对USB的 控制，以及实时地进行一些数据交换。 对于USB系统而言，客户软件不是必需的。
7.3 USB的数据模型 7.3.1 端点（EndPoint） . 端点在USB设备中唯一可寻址的部分。在USB系统中，每个端点都 有唯一的地址（由设备地址和端点号确定）。 . 在硬件上，端点是一个有一定深度的FIFO数据缓冲区。 . 一个USB设备有一组相互独立的端点，主机通过端点与USB设备进 行通信。 . 端点的基本特性：端点号、通信方向、带宽和端点支持的包的大 小等。 . 端点0用于控制传输（系统默认），其他端点必须经系统配置后， 才能使用。 7.3.2 管道（Pipe） . 系统配置后，主机与端点之间的数据传输通道成为称为管道。 . 管道体现了主机与设备端点之间的数据传输能力。 数据流管道 . 通过流管道的数据USB没有定义格式。按先进先出的原则单向流经 管道。 . 流管道支持同步传输、中断传输和批传输。 消息管道 . 消息管道要求通过它的信息具有规定的格式。 . 消息管道可以是单向的，业可以是双向的（控制管道）。
7.3.3 USB的通信数据流
IRP 帧格式 USB格式 拆帧