初涉USB，初學(xué)者USB入門(mén)總結（3） 數據包闡述

對于USB傳輸大體有個(gè)概念，下一步就來(lái)看看到底USB上傳的什么東西，以什么格式傳數據，先不涉及端點(diǎn)的概念。
各 種總線(xiàn)的數據傳輸都是以固定的層次協(xié)議進(jìn)行的，USB當然也不例外。所謂的層次也只是個(gè)抽象的概念罷了，就是表達一種依附關(guān)系，上層要依賴(lài)與底層，上層以 底層為基礎，上層只需要關(guān)心自己的東西就行了，如果你還不明白，那就繼續看，學(xué)習一個(gè)東西不可能一兩句話(huà)說(shuō)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)現兩個(gè)機器（機器的范圍比較廣，可以是電腦，交換機，單片機）的通信總是要有一個(gè)載體才可以，對于機器當然是電平高低為載體，具體的說(shuō)機器甲要告訴機器 乙一件事情（比如說(shuō)一條指令），那么機器甲可以通過(guò)一根線(xiàn)（串行數據總線(xiàn)）連到機器乙的一個(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據了。上述就是一個(gè)簡(jiǎn)單的數據鏈路層（計算機網(wǎng)絡(luò )里這么叫）的描述，這一層要保證的就是甲 發(fā)的每一位數據，乙都可以正確及時(shí)的接受，并且對在傳輸過(guò)程中出錯的數據做出反應。其實(shí)比數據連路更底層的還有物理層，這就是真正的物理介質(zhì)，對于機器就 是電線(xiàn)了，數據就是電線(xiàn)上傳輸的電壓,USB是用的四線(xiàn)，兩個(gè)電源，兩個(gè)數據線(xiàn)。
這里也打個(gè)比方，比如人與人進(jìn)行交流，我們當然是通過(guò)說(shuō)話(huà)了，物理層就是空氣和傳輸的聲波，數據鏈路層就是我們說(shuō)的每一個(gè)字，物理層就是空氣，負責把我們說(shuō)的話(huà)轉換成聲波傳給對方，數據鏈路層負責讓對方能正確的聽(tīng)到每個(gè)字，如果聽(tīng)的不清可以告訴對方重新說(shuō)一遍。
經(jīng) 過(guò)上述的兩個(gè)底層，就可以保證每一位數據可以正確的傳到對方那里去。下一步的工作當然是解析數據代表了什么，一般來(lái)說(shuō)，數據都是以一串數為單位，一般稱(chēng)為 一個(gè)包，機器間傳輸都是以一個(gè)包為單位傳出，就像人們說(shuō)話(huà)都是以一句話(huà)為單位輸出一樣。每一個(gè)包包含有許多位數據，這些數據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是同步數據（相當于說(shuō)話(huà)時(shí)先打個(gè)招呼，告訴對方要跟他說(shuō)話(huà)了），PID是包標示（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是校驗位（判斷這個(gè)包是否在傳輸中出錯），EOP是包結 束。
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|Sync|PID|ADDR|ENDP|CRC5|EOP|
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圖一
USB 的數據包又分為三種，一個(gè)是令牌包，一個(gè)是數據包，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(kāi)頭，告訴對方要跟誰(shuí)說(shuō)話(huà)，這句話(huà)是用來(lái)干嘛 的。如果要求有數據傳輸，則下一步就是數據包，另外如果要求對方要有反饋，則會(huì )發(fā)出握手包。令牌包又簡(jiǎn)單的包括OUT，IN，STEP三種類(lèi)型，OUT是 用于主機告訴設備主機要向USB設備發(fā)送數據，IN是用于主機告訴設備要上傳數據，而STEUP是用于主機向USB設備發(fā)送配置信息，在枚舉過(guò)程中會(huì )用 到。另外數據包和握手包的具體格式什么的，可以參照詳細的協(xié)議。
可以看到在所以的通訊過(guò)程中，主機都是發(fā)起者，不管是主機發(fā)送數據到USB設備還是USB設備發(fā)送數據到主機，都必須收主機控制。圖二為一次事務(wù)的過(guò)程

令牌階段——》數據階段——》握手階段

圖二
這個(gè)過(guò)程可以這樣描述，甲和乙對話(huà)，甲是老板，乙是職員。第一節已經(jīng)講過(guò)了，乙面試就是枚舉，在這個(gè)過(guò)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據，就發(fā)數據包給甲，甲正確接收后，跟甲握握手，表示這次對話(huà)成功。
乙被正式錄取后，甲會(huì )分派任務(wù)（OUT），這時(shí)甲對乙說(shuō)有任務(wù)給你（令牌階段），然后乙就開(kāi)始聽(tīng)，甲說(shuō)你的任務(wù)就是記錄數據并且上報（這段話(huà)就是數據包），乙說(shuō)好的（握手包）。
乙開(kāi)始正式工作，并且記錄數據。過(guò)了一段時(shí)間，甲開(kāi)始要求提交數據（IN），乙把數據報告給甲（數據階段），甲說(shuō)好（握手成功）。這里乙不能主動(dòng)的去向老板匯報，只能被動(dòng)的干活。
上面已經(jīng)講USB主機和設備間數據傳輸的過(guò)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··