USB 已成為設(shè)備與 PC 通信的標(biāo)準(zhǔn)方法。從閃存驅(qū)動器和鼠標(biāo)等通用設(shè)備到特定應(yīng)用的專用設(shè)備，這種流行的標(biāo)準(zhǔn)幾乎完全取代了其他串行通信協(xié)議。

　　在USB標(biāo)準(zhǔn)下，USB設(shè)備之間不能直接通信。它們只能與控制一個(gè)或多個(gè)設(shè)備通信的總線的 USB 主機(jī)通信。常見的 USB 主機(jī)是 PC。本應(yīng)用筆記討論了 USB 嵌入式主機(jī)，它可以使嵌入式應(yīng)用程序在各種 USB 設(shè)備中使用。它介紹了 Microship 帶有 USB On-The-Go （OTG） 模塊的微控制器。

　　USB概述

　　有許多關(guān)于 USB 的參考資料，包括 USB 2.0 規(guī)范本身，提供了有關(guān) USB 操作的詳細(xì)信息。本節(jié)僅旨在提供本應(yīng)用筆記中引用的術(shù)語或理解堆棧操作所需的術(shù)語的簡要定義。

　　USB 主機(jī)和外圍設(shè)備

　　典型的 USB 系統(tǒng)由一臺主機(jī)和一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備（通常簡稱為“設(shè)備”）組成。每個(gè)設(shè)備只能與主機(jī)通信；設(shè)備之間可能無法直接通信。主機(jī)發(fā)起總線上的所有通信。僅當(dāng)主機(jī)請求時(shí)，設(shè)備才可以向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，并且它必須能夠接收主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)。設(shè)備通常使用 B 型插座或具有固定電纜。

　　大多數(shù) USB 外圍設(shè)備都分為幾類，稱為類。每個(gè)類別對其通信格式都有特殊要求。主機(jī)必須能夠識別設(shè)備的類別并滿足該類別的要求，否則主機(jī)無法與設(shè)備通信。兩個(gè)示例類是 HID（人機(jī)接口設(shè)備）（例如在鼠標(biāo)上）和大容量存儲（例如在閃存驅(qū)動器上）?？蛻舳蓑?qū)動程序?yàn)轭愄峁?yīng)用程序級支持。某些 USB 外圍設(shè)備是特定于供應(yīng)商的，不屬于預(yù)定義的類別之一?？蛻舳蓑?qū)動程序必須專門為這些設(shè)備編寫。

　　可以通過使用集線器來擴(kuò)展可以連接到主機(jī)的設(shè)備數(shù)量。USB是一個(gè)分層的星形網(wǎng)絡(luò)。通常，集線器允許四個(gè)或七個(gè)設(shè)備連接到單個(gè)端口。多可以將五個(gè)集線器鏈接在一起，多可創(chuàng)建五層?？偩€上多可連接 127 個(gè)設(shè)備（包括集線器）。

　　完整的 USB 主機(jī)使用 A 型插座，并且必須能夠與任何設(shè)備通信。這種支持可以通過在連接設(shè)備之前必須安裝在主機(jī)上的特殊驅(qū)動程序來提供。必須支持集線器，并且每個(gè)端口必須能夠提供至少 100 mA 的電流。

　　主機(jī)與嵌入式主機(jī)

　　USB 嵌入式主機(jī)與 USB 主機(jī)在幾個(gè)小但重要的方面有所不同。USB嵌入式主機(jī)：

　　僅支持特定的外圍設(shè)備和/或設(shè)備類別。

　　僅支持受支持設(shè)備所需的傳輸類型。

　　集線器支持是可選的。

　　放寬了電源要求。

　　這些限制允許嵌入式主機(jī)在具有固定、有限內(nèi)存的設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。

　　主機(jī)模式操作

　　在USB系統(tǒng)中，主機(jī)控制總線上的所有流量。設(shè)備只能響應(yīng)來自主機(jī)的請求；它可能不會啟動數(shù)據(jù)傳輸。USB OTG 模塊可用于主機(jī)或設(shè)備模式。兩種模式的具體操作方法有所不同。

　　USB 傳輸可以包含多個(gè)事務(wù)，而事務(wù)可以包含多個(gè)數(shù)據(jù)包。此外，單次傳輸可以包含多個(gè)數(shù)據(jù)階段事務(wù)。圖 1 顯示了單個(gè) USB 傳輸?shù)耐ㄓ酶袷健?/p>

　　圖 2 通用傳輸結(jié)構(gòu)

　　控制權(quán)轉(zhuǎn)移通常需要所有三個(gè)事務(wù)。讀取 8 個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的控制傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖 2 所示。

　　圖 2 控制傳輸結(jié)構(gòu)

　　批量、中斷和同步傳輸不使用 SETUP 令牌或狀態(tài)事務(wù)。對于批量傳輸，在單個(gè)數(shù)據(jù)階段事務(wù)中多可以傳輸 64 個(gè)字節(jié)。寫入 128 個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的批量傳輸需要兩個(gè)數(shù)據(jù)級事務(wù)，其結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。

　　圖 3 批量傳輸結(jié)構(gòu)

　　USB 嵌入式主機(jī)堆棧在數(shù)據(jù)包級別的主機(jī)模式下與 USB OTG 模塊連接，但 ACK 數(shù)據(jù)包由模塊自動處理。當(dāng)嵌入式主機(jī)發(fā)出圖 3 所示的批量傳輸時(shí)，它必須明確發(fā)出命令來傳輸兩個(gè) OUT 和兩個(gè) DATA0/1 數(shù)據(jù)包。當(dāng)嵌入式主機(jī)發(fā)出圖 2 所示的控制傳輸時(shí)，它必須明確發(fā)出命令來傳輸所有 SETUP、DATA0/1、IN 和 OUT 數(shù)據(jù)包，總共 6 個(gè)數(shù)據(jù)包。