初涉USB，初學(xué)者USB入門總結(jié)（3） 數(shù)據(jù)包闡述

對于USB傳輸大體有個(gè)概念，下一步就來看看到底USB上傳的什么東西，以什么格式傳數(shù)據(jù)，先不涉及端點(diǎn)的概念。
各 種總線的數(shù)據(jù)傳輸都是以固定的層次協(xié)議進(jìn)行的，USB當(dāng)然也不例外。所謂的層次也只是個(gè)抽象的概念罷了，就是表達(dá)一種依附關(guān)系，上層要依賴與底層，上層以 底層為基礎(chǔ)，上層只需要關(guān)心自己的東西就行了，如果你還不明白，那就繼續(xù)看，學(xué)習(xí)一個(gè)東西不可能一兩句話說的明白一個(gè)點(diǎn)，需要全面了解后才能清楚各個(gè)點(diǎn)。
要 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器（機(jī)器的范圍比較廣，可以是電腦，交換機(jī)，單片機(jī)）的通信總是要有一個(gè)載體才可以，對于機(jī)器當(dāng)然是電平高低為載體，具體的說機(jī)器甲要告訴機(jī)器 乙一件事情（比如說一條指令），那么機(jī)器甲可以通過一根線（串行數(shù)據(jù)總線）連到機(jī)器乙的一個(gè)IO口上，甲發(fā)送一個(gè)個(gè)的高低電平，乙固定時(shí)間檢測自己的這個(gè) IO口，然后逐個(gè)記錄下放到自己的緩沖里，這樣乙就收到甲送的數(shù)據(jù)了。上述就是一個(gè)簡單的數(shù)據(jù)鏈路層（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)里這么叫）的描述，這一層要保證的就是甲 發(fā)的每一位數(shù)據(jù)，乙都可以正確及時(shí)的接受，并且對在傳輸過程中出錯(cuò)的數(shù)據(jù)做出反應(yīng)。其實(shí)比數(shù)據(jù)連路更底層的還有物理層，這就是真正的物理介質(zhì)，對于機(jī)器就 是電線了，數(shù)據(jù)就是電線上傳輸?shù)碾妷?USB是用的四線，兩個(gè)電源，兩個(gè)數(shù)據(jù)線。
這里也打個(gè)比方，比如人與人進(jìn)行交流，我們當(dāng)然是通過說話了，物理層就是空氣和傳輸?shù)穆暡?，?shù)據(jù)鏈路層就是我們說的每一個(gè)字，物理層就是空氣，負(fù)責(zé)把我們說的話轉(zhuǎn)換成聲波傳給對方，數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)讓對方能正確的聽到每個(gè)字，如果聽的不清可以告訴對方重新說一遍。
經(jīng) 過上述的兩個(gè)底層，就可以保證每一位數(shù)據(jù)可以正確的傳到對方那里去。下一步的工作當(dāng)然是解析數(shù)據(jù)代表了什么，一般來說，數(shù)據(jù)都是以一串?dāng)?shù)為單位，一般稱為 一個(gè)包，機(jī)器間傳輸都是以一個(gè)包為單位傳出，就像人們說話都是以一句話為單位輸出一樣。每一個(gè)包包含有許多位數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)又分段表示不同的意義，如圖 一，這是一個(gè)USB令牌階段的包，Sync是同步數(shù)據(jù)（相當(dāng)于說話時(shí)先打個(gè)招呼，告訴對方要跟他說話了），PID是包標(biāo)示（告訴對方這個(gè)包是干什么用 的），ADDR是對方的地址（叫對方的名字），ENDP是用端點(diǎn)幾通訊（先不介紹這個(gè)），CRC5是校驗(yàn)位（判斷這個(gè)包是否在傳輸中出錯(cuò)），EOP是包結(jié) 束。
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|Sync|PID|ADDR|ENDP|CRC5|EOP|
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圖一
USB 的數(shù)據(jù)包又分為三種，一個(gè)是令牌包，一個(gè)是數(shù)據(jù)包，另一個(gè)是握手包。每一次的USB通訊事務(wù)處理都是以令牌包開頭，告訴對方要跟誰說話，這句話是用來干嘛 的。如果要求有數(shù)據(jù)傳輸，則下一步就是數(shù)據(jù)包，另外如果要求對方要有反饋，則會發(fā)出握手包。令牌包又簡單的包括OUT，IN，STEP三種類型，OUT是 用于主機(jī)告訴設(shè)備主機(jī)要向USB設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，IN是用于主機(jī)告訴設(shè)備要上傳數(shù)據(jù)，而STEUP是用于主機(jī)向USB設(shè)備發(fā)送配置信息，在枚舉過程中會用 到。另外數(shù)據(jù)包和握手包的具體格式什么的，可以參照詳細(xì)的協(xié)議。
可以看到在所以的通訊過程中，主機(jī)都是發(fā)起者，不管是主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到USB設(shè)備還是USB設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)，都必須收主機(jī)控制。圖二為一次事務(wù)的過程

令牌階段——》數(shù)據(jù)階段——》握手階段

圖二
這個(gè)過程可以這樣描述，甲和乙對話，甲是老板，乙是職員。第一節(jié)已經(jīng)講過了，乙面試就是枚舉，在這個(gè)過程中，甲多段的發(fā)送STEP令牌包給乙，乙收到后如果要反饋數(shù)據(jù)，就發(fā)數(shù)據(jù)包給甲，甲正確接收后，跟甲握握手，表示這次對話成功。
乙被正式錄取后，甲會分派任務(wù)（OUT），這時(shí)甲對乙說有任務(wù)給你（令牌階段），然后乙就開始聽，甲說你的任務(wù)就是記錄數(shù)據(jù)并且上報(bào)（這段話就是數(shù)據(jù)包），乙說好的（握手包）。
乙開始正式工作，并且記錄數(shù)據(jù)。過了一段時(shí)間，甲開始要求提交數(shù)據(jù)（IN），乙把數(shù)據(jù)報(bào)告給甲（數(shù)據(jù)階段），甲說好（握手成功）。這里乙不能主動(dòng)的去向老板匯報(bào)，只能被動(dòng)的干活。
上面已經(jīng)講USB主機(jī)和設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程，都是我個(gè)人理解，有不正確和不到位的大家提出，方便初學(xué)者理解，謝謝··