USB入門系列之三 —— USB的電氣特性

USB入門系列之三 —— USB的電氣特性 收藏
標準的USB使用4根線：5V電源線(Vbus),差分數據線負(D-)，差分數據線正(D+)，地(Gnd)。在USB OTG中，又增長了一種mini接口，使用的是5根線，比標準的USB多了一根身份識別(ID)線。USB使用的是差分傳輸模式，有兩根數據線，分別是D+和D-。在USB的低速和全速模式中，採用的是電壓傳輸模式。而在高速模式下，則是電流傳輸模式。關於具體的高低電平門限值，請參看USB協議。爲了防止出現長時間的0或者1(這樣不利於時鐘信號的提取)，在發送數據前要通過位填充處理。而後再將數據串行化，發送到數據線上，由兩根數據線的差分值來表示0或者1。而在接收端，則恰好是相反的過程。接收端採樣數據線，將數據並行化，並同時去掉未填充，而後解析數據。一般，咱們使用現成的USB芯片，像位填充，串行化這些芯片內部的硬件已經幫咱們作好了，所以一般咱們並不用關心這些細節。在設備接收數據時，芯片的串行接口引擎(SIE)會接收屬於本身地址的數據，並根據相應的端口號，放到相應的緩衝區內，並返回ACK給主機進行確認，而後產生中斷請求，通知咱們的程序，已經收到數據包了。在咱們還未處理完緩衝區的數據以前，若是再收到對該端點的輸出請求，USB芯片將會使用NAK返回，告訴主機端點如今忙，主機檢測到NAK後，過段時間會重試輸出數據，直到超時爲止；發送數據時，用戶將數據寫入USB芯片的緩衝區，並通知USB芯片緩衝區內數據可用，而後USB芯片檢測到主機請求對應的端點輸入時，它就會將數據返回，數據發送完畢並收到主機的ACK確認以後，產生中斷請求通知應用程序數據已經發送完畢。若是USB芯片已經收到了輸入請求，可是用戶程序還未填充好緩衝區，它也會用NAK返回，告訴主機數據還未準備好。主機收到NAK後，過段時間會重試，直到超時爲止。
    在USB協議中規定，設備在未配置以前，能夠從Vbus上最多獲取100mA的電流；在配置以後，最多可從Vbus上獲取500mA的電流。Vbus是5V的電壓，具體的參數請參看USB協議。 

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