USB学习（二）
USB通讯协议
USB是一个主从关系的协议，由多个USB设备以及集线器，连接到一个USB主机上，最后形成一个星状网络。而实际上在这个网络中，从设备上，只能看到主机，是看不到别的从设备的，因此其实从设备与从设备之间，是不能直接通讯的。
从设备接入USB主机的时候，USB主机会给从设备分配一个唯一的地址，并且在通过USB总线传输数据的时候，会附带有相应的从设备地址，而从设备靠着这个地址，来决定这个数据是否属于自己的。一个USB主机，最多只能分配127个地址（1~127），并且最多只能连接5层集线器，在第5层的集线器中，只能连接USB设备，而不能连接Hub。
USB主机和USB设备之间的通讯，是通过管道（Pipe）进行的。这个管道可能有点难理解，其实是这样的，并不是真的一条管子，而是在USB主机这里，有一处数据缓冲区，而这个数据缓冲区，这个缓冲区是用来做数据收发的时候进行缓冲的，它直接指向的是对应的从设备，从设备是通过缓冲区指向的一个端点，也就是确定好的索引方向，来接收主机发送过来的信息。这样一来，USB设备地址、端点索引和端点方向，就可以直接组合成一个唯一的USB主机和USB设备通讯的通道了。
在USB协议上，管道传输的数据基本单位是一个包（Packet），这个包的组成是由多个逻辑0和1构成的。然后多个包又可以构成一个事务，多个事务可以构成一个传输。
USB协议中定义了三大类包：
- 令牌包
- 数据包
- 握手包
这些包的的区分，是通过标识符（PID）进行区分的，PID的令牌包：
- Setup包
- IN包
- OUT包
- Ping包
同样的，数据包也有分类：
- DATA0包
- DATA1包
握手包：
- ACK包
- NAK包
- STALL包
通过多个包的组，会相应的变成事务，如Setup事务等等。
包
这当然不是包子了、、、它是USB基本传输单元。从面所讲的，包的种类有很多，作用也不同，我们可以对包进行分析。
1）包的标识符
包的类型铜鼓长度为8为的包标识符指定的，其中包括4位的包类型位域和与其对应的4位校验位位域。
这里就举个例子：
| 包类型 | 包名称 | PDI值 |
|---|---|---|
| 令牌包 | OUT | 4‘b0001 |
| IN | 4’b1001 | |
| SOF | 4’b0101 | |
| SETUP | 4’b1101 |
2）包目标地址
USB设备接入USB主机之后，USB主机会给USB设备分配一个地址，但是在收到主机发送过来的地址之前，默认的地址是0，包目标设备的地址长度只有7位，这也是为啥一个USB主机最多只能管理127个USB设备的原因。
3）包目标端点
USB的设备和主机之间，在通讯上建立好一个个单独的管道，并且每一个都对应着一个端点。端点上是有方向区分的：
- IN:1
- OUT:0
4）数据数据
数据长度的范围是0-1024字节。
5）帧索引
帧索引的长度是11bit，该位域的初始值为0，由USB主机对其进行递增，达到2047时则重新从0开始计数。
6）循环冗余校验码
USB协议规定只有令牌包和数据包具有循环冗余校验码，其它的包没有。令牌包使用5为循环冗余校验码，数据包使用16位循环冗余检验码。
包格式
1）令牌包
| sync | setup | addr | endp | crc5 | eop |
|---|---|---|---|---|---|
| 00000001 | 0xb4 | 0 | 0 | 0x08 | 233.330ns |
2）数据包
| sync | data0 | data | crc6 | eop |
|---|---|---|---|---|
| 00000001 | 0xc3 | 8bytes | 0xbb29 | 250.000ns |
3）握手包
| sync | ack | eop |
|---|---|---|
| 00000001 | 0x4b | 266.660ns |