USB的开发之标准篇

USB的开发之标准篇 通用串行总线Universal Serial Bus是用于将适用USB的外围设备连接到主机的外部 总线结构,其主要是用在中速和低速的外设。USB是通过PCI总线和PC的CPU连接，实 现数据的传送。USB同时又是一种通信协议，他支持主系统host和USB的外围设备 device之间的数据传送。 USB的优点有以下几条 USB为所有的USB外设提供了单一的、易于操作的标准的连接类型。这样一 来就简化了 USB外设的设计，同时也简化了用户在判断哪个插头对应哪个插槽时的任务， 实现了单一的数据通用接口。 USB排除了对各个鼠标、调制解调器、键盘和打印机接口的需求，因而减少了 硬件的复杂性和对端口的占用，节省了系统资源。 USB支持热插拔hot plug,也就是说在不关PC的情况下可以安全的插上和 断开USB设备。其他普通的外围连接标准，如SCSI设备等必须在关掉主机的情况下才能 增加或移走外围设备。 USB支持PNP。当插入USB设备的时候，主计算机设备检测该外设并且通过 自动的加载相关的驱动程序来对该设备进行配置，并使其正常工作。 USB在设备供电方面提供了灵活性。USB直接连接的设备可以通过USB电缆 供电，也可以通过电池或者其它的电力设备来供电，或使用两种供电方式的组合.并且支持 节约能源的挂机和唤醒模式。 USB提供全速1 2Mbps的速率和低速1.5Mbps的速率来适应各种不同类型的外设。 针对不能处理突然发生的非连续传送的设备，如音频和视频设备，USB可以保证其固 定带宽。 为了适应各种不同类型外围设备的要求，USB提供了四种不同的数据传送类型。 USB使得多个外围设备可以跟主机通信。 USB的目的1,使用方便2,可以提供实时的数据给PC 3,端口的灵活扩展性 USB标准可以在www.usb.org/developer/中找到.并且你还可以在该站点找 到另外的一个USB的测试工具usbcomp.,它包含一个usbcheck的工具可以检测到设 备是否一些USB的高层次的要求。同时它还有一个usbcheck的工具可以检测HIDhuman interface device的设备。而W98 还有一个Ignore hubsMemphis only的检测窗口。 在W2K DDK中包含的一个USBView的工具可以看出系统中所有的USB总线以及USB总线 上的所有的设备。 USB论坛USB forum的成员每年只需要支付2500就可以获得一个Vendor ID,其实,每个Vendor ID的零售价格只是200,不过每个USB论坛的成员可以在关于 USB的支持方面可以得到许多的好处。对于俺们中国人来说,去弄一个什么USB成员是很 浪费钱的 USB 的设备类型device class 虽然USB设备都会表现USB的一些基本的特征。但是,USB的设备还是可以分 成多个不同类型,同类型的设备可以拥有一些共同的行为特征和工作协议，从而使设备的驱 动程序的书写变得简单一些。下表中就给出一些基本的USB的设备类型分类。 设备类型device class设备举例 类型常量Class constant 音频audio扬声器 USB_DEVICE_CLASS_AUDIO 通信 MODEM USB_DECICE_CLASS_COMMUNICATIONS HID 键盘 鼠标 USB_DEVICE_CLASS_HUMAN INTERFACE 显示 监视器 USB_DEVICE_CLASS_MONITOR 物理回应设备 动力回馈式游戏操纵杆USB_DEVI CE_CLASS_PHYSI CAL_I NTERFACE 电源不间断电源供应USB_DEVICE_CLASS_POWER 打印机 USB_DEVI CE_CLASS_PRI NTER 大量的存储器硬盘USB_DEVI CE_CLASS_STORAGE HUB USB_DEVICE_CLASS_HUB USB的基本特性 每,个设备device会有一个或者多个的逻辑连接点在里面,每个连接点叫 endpoint.每个endpoint有四种数据传送方式控制Control方式传送;同步 isochronous方式传送;中Wrinterrupt方式传送;大ibulk传送.但是所有的 endpointO都被用来传送配置和控制信息。 在host和设备的endpoint之间的连接叫作管道pipe,endpointO叫做缺省default pipe。 对于同样性质的一组的endpoint的组合叫做接口interface,如果一个设备包含不止一个 的接口就可以称之为复合设备composite device。 同样的道理，对于同样的类型的接口的组合可以称之为配置configuration。但是每次只 能有一个配置是可用的，而一旦该配置激活，里面的接口和endpoint就都同时可以使用。 host从设备发过来的描述字des criptors中来判断用的是哪个配置,哪个接口等等，而这 些的描述字通常是在endpointO中传送。 Windows USB驱动程序接口 系统中的USB的驱动程序完成许多的工作。 实际上对于一些HI D的USB设备，象键盘,鼠标和游戏操纵杆之类的设备可以自动的 被系统识别并且支持.而除此之外的设备就需要自己写一个驱动程序来完成硬件和软件之间 的联系。在核心模式kernel mode下,驱动程序用IOCTL来组织和操作一些由其他部分 发过来的要求和命令。而IOCTL又是通过URBUSB request blocks来实现的。 在正式的介绍USB的驱动程序之前,先还是来看看USB的物理和逻辑结构。 传输方式 在USB的数据传送的方式下，有四种的传输方式控制Control同步isochronous 中断interrupt大量bulk。如果你是从硬件开始来设计整个的系统，你还要正确选择传送 的方式，而作为一个驱动程序的书写者，就只需要弄清楚他是采用的什么工作方式就行了。 通常所有的传送方式下的主动权都在PC边,也就是host边。 控制Control方式传送控制传送是双向传送，数据量通常较小。USB系统 软件用来主要进行查询、配置和给USB设备发送通用的命令。控制传送方式可以包括8、 16.32和64字节的数据，这依赖于设备和传输速度。控制传输典型地用在主计算机和USB 外设之间的端点EndpointO之间的传输，但是指定供应商的控制传输可能用到其它的端 点。 同步isochronous方式传送同步传输提供了确定的带宽和间隔时间 latency。它被用于时间严格并具有较强容错性的流数据传输，或者用于要求恒定的数 据传送率的即时应用中。例如执行即时通话的网络电话应用时，使用同步传输模式是很好的 选择。同步数据要求确定的带宽值和确定的最大传送次数。对于同步传送来说，即时的数据 传递比完美的精度和数据的完整性更重要一些。 中断（