通用串行总线 USB 接口——USB 通信协议深入解析

通用串行总线 USB 接口——USB 通信协议深入解析

在嵌入式系统中，USB（Universal Serial Bus）接口已经成为了一种广泛应用的通信标准。它提供了一种高速、灵活和可插拔的连接方式，适用于各种设备之间的数据传输和通信。本文将对 USB 接口的通信协议进行深入解析，并附上相应的源代码。

一、USB 概述
USB 是一种串行总线接口，它采用了主从结构，包括主机（Host）和设备（Device）两个角色。主机负责控制和管理 USB 总线，而设备可以是各种不同类型的外部设备，如鼠标、键盘、打印机等。

二、USB 通信协议
USB 通信协议分为四个层次：物理层、数据链路层、传输层和应用层。下面将详细介绍每一层的功能和实现方法。

1. 物理层
   USB 的物理层定义了电气和机械特性，包括物理接口形状、线缆布线方案、时钟同步等。USB 使用差分信号传输，在数据线上采用差分对编码来提高传输质量和抗干扰能力。

2. 数据链路层
   USB 的数据链路层提供了可靠的数据传输机制，包括数据帧的分割和重组、错误检测和纠正、流控等功能。数据链路层使用 PID（Packet Identifier）来标识不同类型的数据帧，如数据帧、握手帧、令牌帧等。

3. 传输层
   USB 的传输层定义了数据的传输方式和协议，包括同步传输、批量传输和中断传输。同步传输适用于对实时性要求较高的设备，如音频设备；批量传输适用于大数据量的传输，如打印机；中断传输适用于有间断性数据传输的设备，如鼠标。

4. 应用层
   USB 的应用层是具体设备所需要实现的相关协议，如 HID（Human I