USB基础认知

OHCI/UHCI/EHCI/xHCI

OHCI和UHCI

  • OHCI,Open Host Controller Interface,创立者是Compaq,Microsoft和National Semiconductor。
  • UHCI,Universal Host Controller Interface,创立者是Intel。

虽然都是实现了USB1.1协议规范,但是在功能划分上,OHCI更多地把要做的事情,用硬件来实现,因此,实现OHCI的USB控制器的软件驱动的开发工作,相对要容易些,软件要做的事情,相对较少。对应地,OHCI更多地应用在扩展卡,尤其是嵌入式领域中,常见的很多开发板中的USB的控制器,很多都是OHCI的。而UHCI把更多的功能,留给了软件,相对来说,软件做的事情,即负担要重些。但是实现对应的UHCI的硬件的USB控制器,价格上,就相对便宜些。对应地,UHCI更多地应用在PC机中的主板上的USB控制器。

EHCI

  • EHCI,Enhanced Host Controller Interface。

简单说就是,EHCI定义了USB 2.0的主机控制器的规范,定义了USB 2.0的主控,需要包括哪些硬件实现,需要实现哪些功能,其也对应着对应的系统软件,所面对的是哪些接口。

xHCI

  • xHCI,Extensible Host Controller Interface

同EHCI是针对USB 2.0类似,xHCI是针对的USB 3.0规范。也是定义了USB 3.0主控需要如何实现,需要包含哪些功能,也是提供了寄存器级别的定义。

USB的接口(connector)类型

由于USB的产生就是为了支持众多种应用的,而由于各种应用中,对于硬件接口的大小也有一些限制,比如有些小型设备或者移动式设备中,接口不能太大等,所以而设计出多种类型的接口,用于不同的应用。
在介绍插头和插座之前,先多解释一下,基本的叫法。
插头,plug,对应的也叫公口,即插别人的;
插座,receptacle,对应也叫做母口,即被插的;

USB的接口类型,根据接口形状不同,主要可以分为三大类:

  1. 普通的硬件直接叫做Type
  2. 然后有小型版本的叫Mini迷你的
  3. 和更加小的,叫做Micro微小的

其中每一种大类中,又都可以分为两类

  1. A类(Type A)
  2. B类(Type B)
  3. C类(Type C)?

USB 2.0协议的内容组成

1.【介绍】介绍了为何要有USB以及USB协议内容的涵盖范围。
2.【术语和缩写】名词解释,一般的协议都会有这一章节的。
3.【背景】说明了USB的来由,以及目的是为了是USB的用户,注意不是为了是USB的开发者,更加容易使用。介绍了Low,Full,High Speed三种不同的速度以及对应的应用领域。
4.【系统架构综述】此章介绍了USB系统的基本架构,包括拓扑关系,数据速度,数据流类型,基本的电气规范。
5.【USB数据流模型】此章开始介绍USB中数据是如何流向的。其先介绍了端点和管道,然后对控制,中断,等时,批量四种传输类型进行了详细阐述。其中,重要的一点是,要搞懂每种传输类型,当然,这对于初学者来说可能会有那么一点难。
6.【机械】:此章详细介绍了USB的两种标准的连接头,即接口的类型,其中需要了解的一点是,A类接口旨在用于数据向下流的(downstream),而B类接口旨在用于数据向上流的(upstream)。因此,你应该知道,不应该也不可能去将一个USB线,连到两个都是upstream的端口上。而所有的full或high speed的USB线,都是可拔插的,而低速的USB线,应该是焊死的。如果你不是USB接口的制造商,那么就没必要细看这章,而只需要大概浏览一下其中关于USB的接口类型的相关内容即可。
7.【电子】此章详解了USB总线上的电子信号,包括线阻,上下沿的时间,驱动者和接受者的规范定义,以及比特位编码,比特位填充等。此章中需要知道的,更重要的一点是,关于使用电阻在数据线上的偏压,去实现USB设备的速度类型检测,以及设备是总线供电还是自供电。除非你是在晶元级别上设计USB数据收发模块的相关人士,否则都可以直接跳过此章节。而正常的USB设备的数据手册中,都会有相关的解释,说明关于USB总线阻抗需要匹配电阻的阻值是多少。
8.【协议层】此章,从字节的级别,解释了USB数据包的细节,包括了同步,PID,地址,端点,CRC域。
9.【USB设备框架工作】此章详细阐述了USB总线枚举的过程,以及一些USB Request的详细语法和含义,比如set address,get descriptor等,这些相关内容在一起,就构成了最常用的USB的协议层,也是通常USB编程人员和开发者所看到的这一层。
10.【USB主机的硬件和软件】此章介绍了和USB Host相关的知识。包括了数据帧frame和微帧microframe的产生,主机控制器的需求,软件机制和USB的驱动模型等。
11.【Hub规范】此章定义了USB Hub相关的规范,包括了Hub的配置,分离传输,Hub类的标准描述符等。

USB 3.0协议的内容组成

待定

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