USB協(xié)議以及CH簡介市公開課一等獎省賽課獲獎課件

USB協(xié)議和CH375B介紹USB協(xié)議以及CH簡介第1頁USB體系介紹USB是一個支持熱插拔高速串行傳輸總線，它使用差分信號來傳輸數據，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，設備最多能夠取得500mA電流。USB2.0被設計成為向下兼容模式，當有全速（USB1.1）或者低速（USB1.0）設備連接到高速（USB2.0）主機時，主機能夠經過分離傳輸來支持它們。一條USB總線上，可到達最高傳輸速度等級由該總線上最慢“設備”決定，該設備包含主機、HUB以及USB功效設備。USB協(xié)議以及CH簡介第2頁USB體系包含“主機”、“設備”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硬件、軟件及固件復合體，能夠是PC，也能夠是OTG設備，一個USB系統(tǒng)中僅有一個USB主機；設備包含USB功效設備和USBHUB，最多支持127個設備；物理連接即指是USB傳輸線。在USB2.0系統(tǒng)中，要求使用屏蔽雙絞線。OTG介紹

OTG全稱是一鍵拷貝（USBOn-The-Go）USB協(xié)議以及CH簡介第3頁LOOK商標，它采取USB2.O傳輸接口，OTG（USBOn-The-Go）是公布傳輸協(xié)議，讓兩個USB設備能夠不需要用電腦作為HOST，也能夠點對點進行數據傳輸。USBOTG：USBOTG規(guī)格（USBOn-The-Go）是指:USBOTG規(guī)格是USB2.0規(guī)格補充。USB使用客服結構。USBOTG產品能夠相互進行通訊，而無需連接到PC機上。所以可把一個USB設備可作為一個主機，而其它則可作為終端。只有USB主機能夠包含設備驅動器和數據傳輸一些必要操控。比如，一個數碼攝像機能夠連接一個PDA，或是手機能夠連接到打印機或掃描儀中，其只要這些全部設備可與USBOTG兼容?？闯蔀榧彝ゾW路中PC為中心時代已遠離，經過使用便攜式設備進行相互交流需求日益增加，USBOTG產品便應運而生。USB協(xié)議以及CH簡介第4頁HUB介紹HUB是一個多端口轉發(fā)器，當以HUB為中心設備時，網絡中某條線路產生了故障，并不影響其它線路工作。USBHUB提供了一個低成本、低復雜度USB接口擴展方法。HUB上行PORT面向HOST，下行PORT面向設備（HUB或功效設備）。在下行PORT上，HUB提供了設備連接檢測和設備移除檢測能力，并給各下行PORT供電。HUB能夠單獨使能各下行PORT，不一樣PORT能夠工作在不一樣速度等級（高速/全速/低速）。USB協(xié)議以及CH簡介第5頁USB數據傳輸方式USB采取輪詢廣播機制傳輸數據，全部傳輸都由主機發(fā)起，任何時刻整個USB體系內僅允許一個數據包傳輸，即不一樣物理傳輸線上看到數據包都是同一被廣播數據包。USB采取“令牌包”-“數據包”-“握手包”傳輸機制，在令牌包中指定數據包去向或者起源設備地址和端點（Endpoint），從而確保了只有一個設備對被廣播數據包/令牌包作出響應，“握手包”表示了傳輸成功是否。USB協(xié)議以及CH簡介第6頁管道（Pipe）是主機和設備端點之間數據傳輸模型，共有兩種類型管道：無格式流管道（StreamPipe）和有格式信息管道（MessagePipe）。任何USB設備一旦上電就存在一個信息管道，即默認控制管道，USB主機經過該管道來獲取設備描述、配置、狀態(tài)，并對設備進行配置。USB設備連接到HOST時，HOST必須經過默認控制管道對其進行枚舉，完成取得其設備描述、進行地址分配、取得其配置描述、進行配置等操作方可正常使用。USB設備即插即用特征即依賴于此。USB協(xié)議以及CH簡介第7頁枚舉是USB體系中一個很主要活動，由一系列標準請求組成（若設備屬于某個子類，還包含該子類定義特殊請求）。經過枚舉HOST能夠取得設備基本描述信息，如支持USB版本、PID、VID、設備分類（Class）、供電方式、最大消耗電流、配置數量、各種類型端點數量及傳輸能力（最大包長度）。HOST依據PID和VID加載設備驅動程序，并對設備進行適當配置。只有經過枚舉設備才能正常使用。對于總線供電設備，在枚舉完成前最多可從總線獲取100mA電流。USB協(xié)議以及CH簡介第8頁PID和VID介紹vendor

ID

廠家ID和product

ID。

VID是要申請（當然你也能夠隨便寫），PID是廠家自己定義USB體系傳輸類型USB體系定義了四種類型傳輸：1、控制傳輸，主要用于在設備連接時對設備進行枚舉以及其它因設備而已特定操作。2、中止傳輸，用于對延遲要求嚴格、小量數據可靠傳輸，如鍵盤、游戲手柄等。3、批量傳輸，用于對延遲要求寬松，大量數據可靠傳輸，如U盤等。4、同時傳輸，用于對可靠性要求不高實時數據傳輸，如攝像頭、USB音響等。USB協(xié)議以及CH簡介第9頁USB數據流模型USB協(xié)議以及CH簡介第10頁USB體系在實現時采取分層結構，如上圖所表示：在HOST端，應用軟件（ClientSW）不能直接訪問USB總線，而必須經過USB系統(tǒng)軟件和USB主機控制器來訪問USB總線，在USB總線上和USB設備進行通訊。從邏輯上能夠分為功效層、設備層和總線接口層三個層次。其中功效層完成功效級描述、定義和行為；設備層則完成從功效級到傳輸級轉換，把一次功效級行為轉換為一次一次基本傳輸；USB總線接口層則處理總線上Bit流，完成數據傳輸物理層實現和總線管理。圖中黑色箭頭代表真實數據流，灰色箭頭代表邏輯上通訊。USB協(xié)議以及CH簡介第11頁USB協(xié)議層規(guī)范USB采取littleedian字節(jié)次序，在總線上先傳輸一個字節(jié)最低有效位，最終傳輸最高有效位，采取NRZI編碼，若碰到連續(xù)6個1要求進行為填充，即插入一個0。全部USB包都由SYNC開始，高速包SYNC寬度為32bit，全速/低速包SYNC寬度為8bit。實際接收到SYNC寬度因為USBHUB關系，可能會小于該值。USB數據包格式USB協(xié)議以及CH簡介第12頁PID表征了數據包類型，分為令牌（Token）、數據（Data）、握手（Handshacke）以及特殊包4大類，共16種類型PID對于令牌包來說，PID之后是7位地址和4位端點號。令牌包沒有數據域，以5位CRC校驗和結束。SOF是一類特殊令牌包，PID后跟是11位幀編號。對于數據包來說，PID之后直接跟數據域，數據域長度為N字節(jié)，數據域后以16位CRC校驗和結束。USB協(xié)議以及CH簡介第13頁握手包僅有PID域，沒有數據也沒有校驗和。握手包包含ACK，NAK，STALL以及NYET四種，其中ACK表示必定應答，成功數據傳輸；NAK表示否定應答，失敗數據傳輸，要求重新傳輸；STALL表示功效錯誤或端點被設置了STALL屬性；NYET表示還未準備好，要求等候。數據在USB總線上傳輸以包為單位，包只能在幀內傳輸。高速USB總線幀周期為125uS，全速以及低速USB總線幀周期為1mS。幀起始由一個特定包（SOF包）表示，幀尾為EOF。EOF不是一個包，而是一個電平狀態(tài)，EOF期間不允許有數據傳輸。USB協(xié)議以及CH簡介第14頁USB總線接口芯片CH375B介紹1、概述CH375是一個USB總線通用接口芯片，支持USB-HOST主機方式和USB-DEVICE/SLAVE設備方式。在當地端，CH375含有8位數據總線和讀、寫、片選控制線以及中止輸出，能夠方便地掛接到單片機/DSP/MCU/MPU等控制器系統(tǒng)總線上。在USB主機方式下，CH375還提供了串行通訊方式，經過串行輸入、串行輸出和中止輸出與單片機/DSP/MCU/MPU等相連接。USB協(xié)議以及CH簡介第15頁USB協(xié)議以及CH簡介第16頁2、特點●全速USB-HOST主機接口，兼容USBV2.0，外圍元器件只需要晶體和電容?！袢僭O備接口，完全兼容CH372芯片，支持動態(tài)切換主機與設備方式?！裰鳈C端點輸入和輸出緩沖區(qū)各64字節(jié)，支持慣用12Mbps全速USB設備?！裰С諹SB設備控制傳輸、批量傳輸、中止傳輸?！褡詣訖z測USB設備連接和斷開，提供設備連接和斷開事件通知?！駜戎每刂苽鬏攨f(xié)議處理器，簡化慣用控制傳輸。●內置固件處理海量存放設備專用通訊協(xié)議，支持Bulk-Only傳輸協(xié)議和SCSI、UFI、RBC或等效命令集USB存放設備（包含USB硬盤/USB閃存盤/U盤）?！窠涍^U盤文件級子程序庫實現單片機讀寫USB存放設備中文件?！癫⑿薪涌诎?位數據總線，4線控制：讀選通、寫選通、片選輸入、中止輸出?！翊薪涌诎休斎搿⒋休敵?、中止輸出，支持通訊波特率動態(tài)調整?！裰С?V電源電壓和3.3V電源電壓，CH375A芯片還支持低功耗模式。●采取SOP-28封裝，能夠提供SOP28到DIP28轉換板。USB協(xié)議以及CH簡介第17頁3、封裝

USB協(xié)議以及CH簡介第18頁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設備方式。CH375USB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USB全速設備，外部單片機需要編寫固件程序按照對應USB協(xié)議與USB設備通訊。但是對于USB存儲設備，CH375內置了相關協(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.本地端硬件CH375芯片在本地端提供了通用被動并行接口和點對點串行接口。4.3.內部結構CH375芯片內部集成了PLL倍頻器、主從USB接口SIE、數據緩沖區(qū)、被動并行接口、異步串行接口、命令解釋器、控制傳輸協(xié)議處理器、通用固件程序等。USB協(xié)議以及CH簡介第19頁4.4.當地端單片機軟件

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，能夠寫入命令；當A0引腳為低電平時選擇數據端口，能夠讀寫數據。單片機經過8位并口對CH375芯片進行讀寫，全部操作都是由一個命令碼、若干個輸入數據和若干個輸出數據組成，部分命令不需要輸入數據，部分命令沒有輸出數據。命令操作步驟以下：