USB协议架构及驱动架构一、引言USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种用于计算机和外部设备之间传输数据和供电的通信协议。
USB协议架构及驱动架构是指USB协议的层次结构和驱动程序的组织方式。
本协议旨在详细介绍USB协议架构及驱动架构的相关内容。
二、USB协议架构USB协议架构由以下几个层次组成：1. 物理层（Physical Layer）：负责USB设备和主机之间的物理连接和电气特性。
物理层定义了USB的传输速率、电压和信号线的布局等规范。
2. 数据链路层（Data Link Layer）：负责数据的传输和错误检测。
数据链路层通过帧（Frame）的形式将数据分割为小的数据包，并添加校验位以保证数据的可靠传输。
3. 总线层（Bus Layer）：负责USB设备的管理和通信。
总线层定义了USB设备的插拔规则、设备寻址方式以及设备的状态转换等。
4. 传输层（Transaction Layer）：负责数据的分组和管理。
传输层将数据分割为更小的传输单元（Transaction），并通过令牌（Token）和数据包（Data Packet）的形式进行传输。
5. 会话层（Session Layer）：负责传输层的管理和控制。
会话层定义了传输的开始和结束标志，以及传输的流程控制等。
6. 应用层（Application Layer）：负责应用程序和USB设备之间的通信。
应用层定义了USB设备的功能和操作方式，以及应用程序与设备的数据交换方式。
三、驱动架构USB驱动架构由以下几个组件组成：1. 核心驱动（Core Driver）：负责USB总线的初始化和管理。
核心驱动提供了与USB总线通信的接口，包括设备的插拔检测、设备的寻址和设备的状态转换等功能。
2. 设备驱动（Device Driver）：负责具体USB设备的操作和管理。
设备驱动通过核心驱动与USB设备进行通信，包括设备的初始化、数据的读写和设备的控制等功能。
USB的结构及工作原理USB（Universal Serial Bus）是一种用于连接电脑和外部设备的通用串行总线，它提供了一种简便、高效的数据传输和电源供应方式。
USB的成功在于其简单的结构和灵活的接口规范，使得它成为了现代电子设备中最主要的外部接口之一一、USB的结构1. USB连接器：USB连接器是连接USB设备和计算机的接口，可以通过不同的连接器类型进行物理连接，如Type-A、Type-B、Micro-USB、Type-C等。
B电缆：USB电缆用于传输数据和提供电源，它通常由四条线构成：两条用于数据传输（D+和D-），一条用于电源供应（VCC），一条用于地线（GND）。
数据线采用差分传输技术，通过D+和D-线上的电压差异来传输数据。
B控制器：USB控制器是连接计算机系统和外部设备的接口芯片，负责数据的传输、电源的管理和设备的管理。
它能够识别连接的设备，并通过控制传输协议进行数据的交换。
二、USB的工作原理USB的工作原理可以分为四个阶段：电源管理、设备识别、配置和数据传输。
1.电源管理：当设备插入USB接口时，USB控制器会为设备提供电源。
USB设备通过使用插入和拔出的电流来检测计算机是否连接了USB电缆。
一旦检测到电流，设备可以从总线上获取电源。
2.设备识别：USB控制器会通过发送特定的电压或电流模式来识别连接的USB设备。
这些模式由USB设备使用的芯片来解码，设备可以向USB控制器提供设备的标识信息。
3.配置：一旦设备被识别，USB控制器会通过请求和应答的方式与设备进行通信，以确定设备的属性和功能。
USB设备会在接收到配置指令后进行初始化，并向USB控制器报告设备的信息和功能。
4.数据传输：一旦设备被配置完毕，USB控制器就可以进行数据的传输。
USB使用主从模式，即USB控制器作为主机发送数据，设备作为从机接收数据。
数据传输可以分为三种类型：控制传输、中断传输和批量传输。
控制传输用于设备的配置和控制，中断传输用于传输实时数据，批量传输用于大量数据的传输。
USB总线一、USB总线的体系结构USB ,是英文Universal Serial BUS（通用串行总线）的缩写，而其中文简称为“通串线，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。
是应用在PC领域的接口技术。
USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。
USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。
USB（通用串行总线），由Intel公司提出，带宽为12Mbps，与传统接口总线相比，主要优点有三个，1.可接入多达127个设备，目前计算机外设越来越多，PC机内有限的插槽和接口已经不能满足要求，USB缓解了这一矛盾。
2.可以热插拔，在电脑通电的情况下可以随时热插拔所连接的设备。
3.可即插即用。
设计USB的设备就必须深入了解USB的体系结构。
USB通用串行总线同其他串行并行接口不同，它是一个软硬件相结合的系统体系，对于刚刚进入USB设计的工程师来说，这个结构是复杂的。
为此，下面论述了USB的一些体系结构和基本概念。
USB总线的总体结构整个USB总线可以分为3个部分进行描述：USB连接、USB设备、USB主机（如图1）。
USB连接USB连接是指USB主机和USB设备的通信方式与方法，包括：总线拓扑（USB主机和设备之间的连接方式）；层内关系（USB总线每一层中的任务）；数据流模式（数据在USB 总线上的流动方式）；USB调度（USB提供一个共享的服从调度的互连）。
USB设备是通过USB总线连接到USB主机上的。
USB总线上的物理连接是一个分层的星形拓扑。
处于每个星形拓扑中央的是hub(USB集线器)。
在主机和一个hub或者一个应用之间以及在hub和其它hub或应用之间都是一个点对点的连接。
图1表示了USB的拓扑类型。
USB主机在USB总线中只有一个主机。
USB总线与计算机主机系统的接口部分就是主机控制器，它可被看做一个硬件、固件和软件的结合体。
主机系统中集成了一个根hub来提供一个或多个连接点。
