OpenVINOTM,给你看得见的未来!>>
电子产品世界 » 论坛首页 » 综合技术 » 基础知识 » USB的基础知识:如何识别USB低速和USB全速设备

共4条 1/1 1 跳转至

USB的基础知识:如何识别USB低速和USB全速设备

助工
2020-08-19 21:35:11    评分

一、基础知识:如何识别USB低速和USB全速设备

1.USB

        USB:UniversalSerial Bus,中文译为“通用串行总线”,USB设备最显著的优点是具有热插拔功能、传输速率快。USB是主从结构的系统,具有主机和设备这两个角色,即Host和Device。此外,还有两类特殊的USB设备,分别是USB集线器设备(USB Hub)和USB OTG设备。        USB协议版本有:USB1.0、USB1.、USB2.0、USB3.0。USB1.0和USB1.1只有低速模式(Low-SpeedMode)和全速模式(Full-Speed Mode),理论上最大传输速率分别为1.5Mbps和12Mbps。USB2.0引入了传输速度更快的高速模式(High-Speed Mode),理论上最大传输速率为480Mbps。而USB3.0在速度的提升上,实现了重大飞跃,最大传输速率理论值高达5Gbps。需要注意的是,这些都是理论值,实际开发过程中,不可能达到这些理论值。              在实际开发过程中,不同的传输类型有不同的传输速率,每一次的数据交互,都是一个相当复杂的过程,有令牌包的解析、数据包的传输、握手包的发送等等,这些都是额外的消耗,因此,传输速度是不可能达到理论值。USB有四种传输类型,分别是控制传输、中断传输、块传输、等时传输。        先学习Device开发,再研究Host的实现。


2.USB的电气特性

USB使用差分传输模式,有两条数据线,分别是:
  1USB数据正信号线,USB Data Positive,即USBDP线,简写为D+  2USB数据负信号线,USB Data Minus,即USBDM线,简写为D-
剩下的就是电源线(5V-Vbus)和地线(GND)。对于USB OTG设备,会多出一根ID线。


3.USB主机端硬件控制器类型

分别有:OHCI  UHCI  EHCI XHCIUSB协议版本:1.0/ 1.1/ 2.0/ 3.0与协议规定标准接口的对应OHCI、UHCI都是USB1.1的接口标准;而EHCI是对应USB2.0的接口标准;最新的xHCI是USB3.0的接口标准。


3.1 OHCI

        OHCI:Open Host Controller Interface,是USB1.1的标准,不仅仅是针对USB,还支持其他的接口,比如支持Apple的火线(Firewire,IEEE 1394)接口。与UHCI相比,OHCI的硬件复杂,硬件做的事情更多,所以实现对应的软件驱动的任务,就相对较简单。主要用于非x86的USB,如扩展卡、嵌入式开发板的USB主控。


3.2 UHCI

        UHCI:Universal Host ControllerInterface,是Intel主导的对USB1.0、1.1的接口标准,与OHCI不兼容。UHCI的软件驱动的任务重,需要做得比较复杂,但可以使用较便宜、较简单的硬件的USB控制器。Intel和VIA使用UHCI,而其余的硬件提供商使用OHCI。


3.3 EHCI

        EHCI:Enhanced Host Controller Interface,是Intel主导的USB2.0的接口标准。EHCI仅提供USB2.0的高速功能,而依靠UHCI或OHCI来提供对全速(full-speed)或低速(low-speed)设备的支持。


3.4 xHCI

        xHCI:eXtensible Host ControllerInterface,是最新USB3.0的接口标准,它在速度、节能、虚拟化等方面都比前面3中有了较大的提高。xHCI支持所有种类速度的USB设备(USB 3.0的 SuperSpeed; USB 2.0 Low-、Full-、andHigh-speed; USB 1.1 Low- and Full-speed)。xHCI的目的是为了替换前面3种类型(UHCI/OHCI/EHCI)。


4.识别设备的速度模式

        对于设备(Device)而言,按照速度来划分,工作在低速模式下的设备称之为低速设备;工作在全速模式下的设备称之为全速设备;同理,工作在高速模式下的设备称之为高速设备。        对于主机(Host)而言,只有全速主机和高速主机两种。


4.1识别低速和全速设备

         主机的D+D-都接有15K下拉电阻;全速USB设备的数据线D+接有1.5K的上拉电阻,一旦接入主机,主机的D+被拉高;低速USB设备的数据线D-接有1.5K的上拉电阻,一旦接入主机,主机的D-会被拉高。因此,主机就可以根据检测到自己的D+为高还是D-为高,从而判断接入的设备是一个全速还是低速设备。硬件结构图如下:


图:有USB低速设备接入




image003.png (9.43 KB, 下载次数: 0)

下载附件  保存到相册

2020-7-31 15:29 上传

图:有USB全速设备接入


4.2识别高速设备

         刚开始时,高速设备以全速模式连接到主机,D+有上拉电阻。主机检测到全速设备连接上之后,对设备进行复位,USB设备收到复位信号,主动发起高速模式的握手协议进行速度识别。接下来,就取决于主机端了,如果主机的USB控制器支持高速模式传输,则主机会与该高速设备交互完成高速模式握手协议,之后,两者都工作在高速模式下;如果主机不支持高速模式传输(如果主机上没有EHCI类型的控制器,像比较老旧的电脑,并且是XP系统的),那么握手协议就会失败,设备端也不会切换到高速模式,之后两者都工作在全速模式下。         如果是一个全速设备接到高速主机,设备端没法发起高速握手协议,所以,最终设备和主机都会工作在全速模式下。主机具有多种控制器类型,能工作在全速/高速模式下。        全速和高速控制器,都是DP上拉,低速才是DM上拉(配置寄存器的时候,需要注意的地方)。





关键词: 低速USB     全速USB     USB     USB总线     USB    

助工
2020-08-19 21:50:59    评分
2楼

原来是调整D+,D-电位来判断传送速度。


助工
2020-08-19 21:57:44    评分
3楼

USB主控端,原来分4种类型呢!OHCI  UHCI  EHCI XHCI


助工
2020-08-19 23:26:10    评分
4楼

学到了


共4条 1/1 1 跳转至

回复

匿名不能发帖!请先 [ 登陆 注册 ]