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USB軟件結構

信息來源于:互聯網 發布于:2021-08-16

每個USB只有一個主機,它包括以下幾層:

1.總線接口

USB總線接口處理電氣層與協議層的互連。從互連的角度來看,相似的總線接口由設備及主機同時給出,例如串行接口機(SIE)。USB總線接口由主控制器實現。

USB系統用主控制器管理主機與USB設備間的數據傳輸。它與主控制器間的接口依賴于主控制器的硬件定義。同時,USB系統也負責管理USB資源,例如帶寬和總線能量,這使客戶訪問USB成為可能。USB系統還有三個基本組件:

主控制器驅動程序(HCD)這可把不同主控制器設備映射到USB系統中。HCD與USB之間的接口叫HCDI,特定的HCDI由支持不同主控制器的操作系統定義,通用主控制器驅動器(UHCD)處于軟結構的最底層,由它來管理和控制主控制器。UHCD實現了與USB主控制器通信和控制USB主控制器,并且它對系統軟件的其他部分是隱蔽的。系統軟件中的最高層通過UHCD的軟件接口與主控制器通信。

USB驅動程序(USBD)它在UHCD驅動器之上,它提供驅動器級的接口,滿足現有設備驅動器設計的要求。USBD以I/O請求包(IRPs)的形式提供數據傳輸架構,它由通過特定管道(Pipe)傳輸數據的需求組成。此外,USBD使客戶端出現設備的一個抽象,以便于抽象和管理。作為抽象的一部分,USBD擁有缺省的管道。通過它可以訪問所有的USB設備以進行標準的USB控制。該缺省管道描述了一條USBD和USB設備間通信的邏輯通道。

2.主機軟件

在某些操作系統中,沒有提供USB系統軟件。這些軟件本來是用于向設備驅動程序提供配置信息和裝載結構的。在這些操作系統中,設備驅動程序將應用提供的接口而不是直接訪問USBDI(USB驅動程序接口)結構。

3.USB客戶軟件

它是位于軟件結構的最高層,負責處理特定USB設備驅動器??蛻舫绦驅用枋鏊兄苯幼饔糜谠O備的軟件入口。當設備被系統檢測到后,這些客戶程序將直接作用于外圍硬件。這個共享的特性將USB系統軟件置于客戶和它的設備之間,這就要根據USBD在客戶端形成的設備映像由客戶程序對它進行處理。

硬件結構

USB采用四線電纜,其中兩根是用來傳送數據的串行通道,另兩根為下游(Downstream)設備提供電源,對于任何已經成功連接且相互識別的外設,將以雙方設備均能夠支持的最高速率傳輸數據。USB總線會根據外設情況在所兼容的傳輸模式中自動地由高速向低速動態轉換且匹配鎖定在合適的速率。USB是基于令牌的總線。類似于令牌環網絡或FDDI基于令牌的總線。USB主控制器廣播令牌,總線上設備檢測令牌中的地址是否與自身相符,通過接收或發送數據給主機來響應。USB通過支持懸掛/恢復操作來管理USB總線電源。USB系統采用級聯星型拓撲,該拓撲由三個基本部分組成:主機(Host),集線器(Hub)和功能設備。

主機,也稱為根,根結或根Hub,它做在主板上或作為適配卡安裝在計算機上,主機包含有主控制器和根集線器(Root Hub),控制著USB總線上的數據和控制信息的流動,每個USB系統只能有一個根集線器,它連接在主控制器上,一臺計算機可能有多個根集線器。

集線器是USB結構中的特定成分,它提供叫做端口(Port)的點將設備連接到USB總線上,同時檢測連接在總線上的設備,并為這些設備提供電源管理,負責總線的故障檢測和恢復。集線可為總線提供能源,亦可為自身提供能源(從外部得到電源)。

功能設備通過端口與總線連接。USB同時可做Hub使用。
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