USB基礎知識

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usb 介紹

usb 協議有嚴格的層次結構。在所有 usb 系統中，只有乙個主裝置，到主計算機的的 usb 介面稱為主控器(host controller)。主控器有兩個標準――開放主控器介面(compaq 的 open host controller inte***ce，ohci)和通用主控器介面(intel 的 universal host controller inte***ce，uhci)。這兩個標準提供了同樣的能力，並可用於所有的 usb 裝置，uhci 的硬體實現更簡單一些，但是需要更複雜的裝置驅動程式(因而 cpu 的負荷更大一些)。

usb 物理互連是分層的星形拓樸，最多有七層。乙個 hub 是每個星形的中心，usb 主機被認為是 root hub。每一段連線都是 hub 與 usb 裝置的點對點連線，後者可以是為系統提供更多附加點的另乙個 hub，也可以是乙個提供功能的某種裝置。主機使用主/從協議與 usb 裝置通訊。這種方式解決了包衝突的問題，但是同時也阻止了附加的裝置彼此建立直接通訊。

所有傳輸的資料都是由主控器發起的。資料從主機流向裝置稱為下行(downstream)或者輸出(out)傳輸，資料從裝置流向主機稱為上行(upstream)或者輸入(in)傳輸。資料傳輸發生在主機和 usb 裝置上特定的端點(endpoint) 之間，主機與端點之間的資料鏈結稱為管道 (pipe)。乙個給定的 usb 裝置可以有許多個端點，主機與裝置之間資料管道的數量與該裝置上端點的數量相同。乙個管道可以是單向或者是雙向的，乙個管道中的資料流與所有其他管道中的資料流無關。

usb 網路中的通訊可以使用下面四種資料傳輸型別中的任意一種：

控制傳輸：這些是一些短的資料報，用於裝置控制和配置，特別是在裝置附加到主機上時。

批量傳輸：這些是數量相對大的資料報。像掃瞄器或者 scsi 介面卡這樣的裝置使用這種傳輸型別。

中斷傳輸：這些是定期輪詢的資料報。主控器會以特定的間隔自動發出乙個中斷。

像串列埠一樣，計算機上每乙個 usb 埠都由 usb 控制器指定了乙個惟一的標識數字(埠 id)。當 usb 裝置附加到 usb 埠上時，就將這個惟一埠 id 分配給這台裝置，並且 usb 控制器會讀取裝置描述符。裝置描述符包括適用於該裝置的全域性資訊、以及裝置的配置資訊。配置定義了一台 usb 裝置的功能和 i/o 行為。一台 usb 裝置可以有乙個或者多個配置，這由它們相應的配置描述符所描述。每乙個配置都有乙個或者多個介面，它可以視為乙個物理通訊渠道；每乙個介面有零個或者多個端點，它可以是資料提供者或者資料消費者，或者同時具有這兩種身份。介面由介面描述符描述，端點由端點描述符描述。並且一台 usb 裝置可能還有字串描述符以提供像廠商名、裝置名或者序列號這樣的附加資訊。

usb 裝置、usb 驅動、usb 應用程式

1.usb 裝置硬體部分

a.這個硬體的標識是用的 vender id 和 product id, 即「廠家標識」和「產品標識」

b.這個硬體規定了各個 end point (端點) 的性質, 讀/寫及型別 (control/interrupt/bulk/isochronous)

c.這個硬體的韌體裡面有 deviceiocontrol 的實現部分, 規定了這個函式的具體引數和動作

2.usb 裝置驅動

①硬體介面

a.需要識別 vender id 和 product id

b.對每個 endpoint 的每個 i/o 分配乙個 pipe, 並且起乙個名字作為軟體介面

c.做 deviceiocontrol 的介面

②軟體介面

a.guid, 驅動程式的標識, 每個驅動程式使用不同的 guid, guid 是識別驅動的, 與硬體無關 (驅動程式公升級版本 guid 不能修改)

b.硬體介面裡面的 b: pipe 名字是軟體介面, 這個 pipe 名字純粹由驅動定義的, 和硬體無關, 公升級驅動不能改 pipe 的名字

c.硬體介面裡面的 c 的各個引數也是軟體的介面, 這些引數是由硬體帶來的, 不是驅動規定的, 當然也可以在驅動裡面轉義, 隱藏裝置的真實情況

③這個驅動程式是用 winddk 編譯的, 可以用文字編輯器或其他開發工具的編輯器程式設計序**, 然後呼叫 winddk 編譯

3.讀寫 usb 口的程式

①與驅動的介面

a.利用驅動程式裡面的 guid 找出裝置的檔名, 用 createfile 函式開啟裝置。我前面的程式裡面的 openusbdevice 就是這個作用

b.通過 a.得到的裝置檔名和驅動程式裡面的 pipe 名開啟 pipe, 訪問這個 pipe 對應的 usb 端點 (讀寫資料)

c.使用 a.的 createfile 得到的控制代碼, 通過 deviceiocontrol 實現裝置規定的動作

②有關需要的資料

a.vender id, product id 和 guid 一般在驅動程式的 .inf 檔案裡面能看到, 如果找不到就需要和廠家聯絡

b.pipe 的名字是驅動程式規定的, 需要有驅動程式的資料才能知道

c.deviceiocontrol 的引數需要有驅動程式的資料或者硬體資料才能知道

③這個程式一般用 c/c++ 直接編寫, 如果使用其他語言(vb/pb等)需要呼叫 c/c++ 編的 dll

usb 驅動程式可以到登錄檔裡面找到：

"hkey_local_machine\\system\\controlset001\\enum\\usb\\vid_廠家標識&pid_產品標識\\驅動程式"

裡面的 classguid 就是驅動程式的 guid 標識, 例如

相當於程式的: define_guid(usb_driver_guid, 0x36fc9e60,0xc465,0x11cf,0x80,0x56,0x44,0x45,0x53,0x54,0x00,0x00);

另外在這個登錄檔鍵裡面還可找到有關裝置的其他描述, 例如 devicedesc = "usb mass storage device" 等

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