微控制器USB的技術及應用入門

第1章 USB基礎及協(xié)議概述 1

1．1 簡介 2

1．1．1 背景 2

1．1．2 USB的特點 2

1．2 系統(tǒng)架構 4

1．2．1 USB總線架構 4

1．2．2 USB主機和設備 5

1．2．3 USB分層結構 6

1．2．4 USB物理連接 7

1．2．5 USB2．0電氣特性 9

1．2．6 USB2．0設備速度的識別 10

1．2．7 USB2．0電源 11

1．3 USB2．0事務處理及數(shù)據(jù)傳輸 12

1．3．1 包 13

1．3．2 事務 15

1．4 USB2．0數(shù)據(jù)傳輸類型 15

1．4．1 控制傳輸 16

1．4．2 批量傳輸 19

1．4．3 中斷傳輸 21

1．4．4 同步傳輸 22

1．5 USB2．0設備 24

1．5．1 USB設備狀態(tài) 24

1．5．2 USB總線枚舉 27

1．5．3 描述符 27

1．5．4 設備請求 35

1．5．5 枚舉過程 38

1．6 USB2．0主機 40

1．6．1 USB主機結構 40

1．6．2 USB主控制器功能 42

1．6．3 客戶軟件 45

1．6．4 系統(tǒng)軟件 46

1．6．5 主控制器驅(qū)動程序 48

1．6．6 總線驅(qū)動程序 49

1．6．7 嵌入式USB主機控制器 51

1．7 USB調(diào)試輔助工具 51

1．7．1 Bus Hound 52

1．7．2 Ellisys的USB Explorer系列 52

1．7．3 LeCroy的Mercury系列 54

第2章 USB硬件設計 55

2．1 USB接口簡介 56

2．2 USB電氣特性 58

2．2．1 低速USB驅(qū)動器電氣特性 59

2．2．2 全速USB驅(qū)動器電氣特性 60

2．2．3 高速USB驅(qū)動器電氣特性 63

2．2．4 低速和全速接收器特性 63

2．2．5 器件速度識別 64

2．2．6 信號電平 65

2．2．7 數(shù)據(jù)編碼/解碼 66

2．2．8 電源分布 68

2．2．9 電壓跌落要求 71

2．2．10 信號質(zhì)量的評定 72

2．3 USB電路設計 72

2．3．1 設備 73

2．3．2 主機 74

2．3．3 OTG應用 74

2．3．4 USB信號的防護 75

2．3．5 信號完整性電路設計 76

2．4 硬件電路常見的問題 77

第3章 基于SDK的USB協(xié)議棧 79

3．1 簡介 80

3．2 Device協(xié)議棧 81

3．2．1 協(xié)議棧架構 81

3．2．2 協(xié)議棧初始化流程 82

3．2．3 協(xié)議棧工作流程 86

3．2．4 協(xié)議棧接口 91

3．2．5 控制器驅(qū)動接口 95

3．2．6 HID類接口 97

3．2．7 MSC類接口 98

3．2．8 CDC類接口 98

3．2．9 Audio類接口 99

3．2．10 Video類接口 100

3．3 Host協(xié)議棧 101

3．3．1 協(xié)議棧架構 101

3．3．2 協(xié)議棧初始化流程 102

3．3．3 協(xié)議棧工作流程 104

3．3．4 Host驅(qū)動接口 107

3．3．5 控制器驅(qū)動接口 113

3．3．6 HID類接口 115

3．3．7 MSC類接口 116

3．3．8 CDC類接口 117

3．3．9 Audio類接口 118

第4章 USB HID類應用開發(fā) 119

4．1 簡介 120

4．1．1 什么是HID 120

4．1．2 HID類 120

4．1．3 子類及編碼 121

4．1．4 協(xié)議編碼 121

4．1．5 接口 122

4．2 描述符及請求 123

4．2．1 基礎知識 123

4．2．2 描述符 127

4．2．3 請求 133

4．3 代碼實例 139

4．3．1 工程關鍵文件及代碼介紹 139

4．3．2 運行工程查看結果 144

4．3．3 枚舉過程詳細解析 144

4．3．4 報告過程詳細解析 150

4．4 HID類的其他應用 151

第5章 USB MSC類應用開發(fā) 152

5．1 簡介 153

5．1．1 MSC設備的一般工作流程 154

5．1．2 USB MSC協(xié)議簡介 155

5．2 請求及描述符 156

5．2．1 MSC設備接口描述符 156

5．2．2 MSC設備端點描述符 157

5．2．3 MSC類標準請求 157

5．2．4 Buck-Only Transport協(xié)議的數(shù)據(jù)流模型 160

5．2．5 批量數(shù)據(jù)的傳輸具體細節(jié) 163

5．3 代碼實例 173

5．3．1 MSC設備入門例程 173

5．3．2 SD卡讀卡器例程 176

第6章 USB CDC類應用開發(fā) 178

6．1 簡介 179

6．1．1 USB CDC類 180

6．1．2 CDC類設備的組成 180

6．2 請求及描述符 181

6．2．1 CDC設備配置描述符 181

6．2．2 通信接口描述符 182

6．2．3 數(shù)據(jù)接口描述符 186

6．2．4 CDC類請求 187

6．3 代碼實例 189

第7章 USB Audio類應用開發(fā) 192

7．1 簡介 193

7．1．1 音頻接口集與音頻接口關聯(lián) 194

7．1．2 音頻接口類、子類及協(xié)議 195

7．1．3 音頻功能類別 196

7．1．4 音頻同步類型 196

7．1．5 聲道間同步 197

7．1．6 音頻功能拓撲 198

7．1．7 編碼與解碼 206

7．1．8 復制保護 206

7．1．9 操作模型 206

7．2 描述符、請求與中斷 208

7．2．1 描述符 208

7．2．2 請求 221

7．2．3 中斷 230

7．3 代碼實例 232

7．3．1 SDK USB音頻類應用 232

7．3．2 SDK USB音頻類的實現(xiàn) 233

第8章 USB組合類應用開發(fā) 235

8．1 簡介 236

8．2 請求及描述符 237

8．2．1 設備描述符的修改 238

8．2．2 使用IAD時的用戶編程模型 238

8．2．3 接口聯(lián)合描述符 239

8．2．4 其他 240

8．3 代碼實例 241

8．3．1 SDK中composite類例程 241

8．3．2 U盤+虛擬串口例程 241

第9章 USB Hub應用開發(fā) 244

9．1 簡介 245

9．2 請求與描述符 246

9．2．1 標準描述符 246

9．2．2 Hub描述符 246

9．2．3 Hub請求 247

9．3 SDK的實現(xiàn) 249

9．3．1 主機識別Hub 249

9．3．2 主機識別Hub上設備連接 251

9．3．3 主機識別Hub上設備斷開 252

9．3．4 Hub轉(zhuǎn)發(fā)傳輸 253

第10章 USB兼容性測試 261

10．1 簡介 262

10．2 測試要求 262

10．2．1 測試設備 263

10．2．2 測試軟件 265

10．3 電氣測試流程 266

10．3．1 低/全速USB測試 266

10．3．2 高速USB測試 272

10．3．3 主機高速信號測試 278

10．4 常見問題和解決辦法 283

10．4．1 主設備信號質(zhì)量測試 283

10．4．2 USB信號布線 284

10．4．3 ESD器件的影響 285

10．4．4 USB收發(fā)器電氣特性 285

10．4．5 設備（全速）反向電壓測試 286

10．4．6 設備（全速）浪涌電流測試 286

10．4．7 主機電壓跌落測試 287

參考文獻 289