我的USB学习经验展开--第一回

Bingqi23

我的USB学习经验展开--第一回 [复制链接]

应工作要求，需要进行USB Drv相关内容的维护作业，但是目前部门内部没有专人研究过这个领域，所以领导安排我来检讨学习相关内容，以便可以应对将来的变更。

USB是个很大且很常用的模块，个人对此也比较感兴趣，所以正好借着这个机会，学习一下相关的知识。零星学习了小半年有余，对此多少有了一些了解。领导要求我把所知道的内容给大家展开一下。正好借着机会，整理一下思路与所学，跟坛友分享一下，查漏补缺，若有认知不对的地方，欢迎拍砖。计划是分8次展开，每月一次，本次论坛首发，恳请各位大佬不吝赐教。本次的部门展开是计划在5月17日进行，时间1小时。

资料准备的是PPT，所以就使用文字对PPT进行一下描述。

第一页

封面左边的这张图片摘自百度百科USB词条。第一眼看到就被它的暗黑风吸引了，于是也奠定了全文的暗黑基调。嗯。。。打印本文的话会比较费墨

右下角的二维码是我的wechat号，欢迎交流技术。

第二页

本页要说明的是这次USB Knowhow展开的计划。目前已能明确前6次内容，后两讲内容待定。因为我也在继续学习ing，所以稍后根据具体情况再决定最后两讲的内容。

第一次:

主题是USB基础知识展开，分两部分进行，一是USB的基础知识概述，只是一些基本知识，并未涉及到具体的开发知识，计较没营养的一次展开；另一项是介绍一下我在学习过程中的主要参考书籍，供大家参考使用。

第二次：

跟第三次一并展开的是USB开发基础知识，这里涉及了一些USB开发中的概念。本次为上回，主要展开的概念是端点、描述符、传输类型和事务。会使用一些具体的例子进行配合说明。

第三次：

本次为USB开发基础知识的下回，展开的是USB包结构及分类。同样会配合一些具体例子说明。

第四次：

主题是大部分USB开发人员都会涉及到的一个内容，USB设备的检出，也叫USB设备枚举。本次先说明一下USB设备的检出机制，然后以U盘为例，具体解析检出Log进行案例分析。

第五次：

本回是参考圈圈大神的《圈圈教你玩USB》来进行的第一个实验，实现USB鼠标，从理论和代码两方面进行。其间会穿插一下我在调试串口波特率时遇到的一个小插曲。

第六次：

有了之前的积累后，应该对USB有了大致的了解了，本次是概述一下Linux下USB设备驱动开发的过程。这部分涉及了很多的Linux内核知识，我对这方面了解的不多，把握不好尺度，计划大概先解析出启动流程和设备检出这两部分代码。

第七次：

其实USB还有很多的内容没有涉及，比如CDC，NCM等等，再比如开源第三方库libusb。此处先dummy一下，占个位，到时再具体而定吧。

第三页：

本讲的目录，不再赘述。

第四页：

Point 1：什么是USB

业内有两种说法：一种是You SB（你傻比），一种是USA（美国）的弟弟。摘自圈圈大神语录。这当然是开玩笑的，活跃一下气氛，不要当真。借着这个引子，突然想到一位好友之前朋友圈发过的一个看图猜词。右侧的蜜蜂是什么意思？

第五页：

刚刚的USB解释当然是开玩笑，本页才是正经的解释。摘自百度百科。简单说，USB就是Universal Serial Bus 通用串行总线。一种通信协议技术，超赞的一个特性就是支持热插拔。

第六页：

Point 2 USB的优缺点：

优点有很多，如图所述，比较显著的优点就是即插即用，可扩展性强，下页PPT中就列举一下好多种常见的USB设备。

至于缺点，一是传输距离短，实现不了超常距离传输。再一个就是开发比较困难，门槛稍稍高一些，不如串口那么亲民大众。

还有一个比较臭屁的缺点，它说要找出它的缺点是件很令人头疼的事情。呵呵，花无缺呗，。

第七页:

上页已经提到了，本页说明的是各种各样常见的USB设备。摄像头、U盘、鼠标、键盘、无线网卡、右上角那个是USB显微镜。

第八页：

本页描述的是USB的发展历程。这里有一点希望能够明确的是，低速、全速、高速、超高速这几种叫法所对应的USB版本。不要以后再全速、高速，傻傻分不清楚。

08年提出的是USB3.0，经过5年后，在13年出现了USB3.1，现在18年了，又过了5年，是不是下一代的标准又要出来了？

第九页：

本页描述的是，USB的接口类型，虽然有一些长得有点奇怪，但是也都是USB接口中的一种。在这里混个脸熟，以后见到它们时能知道这是USB的接头。

USB接头分为公头和母头两种，插入的是公头，被插的是母头，

突然想到了一个笑话：

显示器:我好惨啊,整天被人看。

键盘说:我更惨呢,每天被人打。

鼠标:我才惨呢,每天被人摸。

主机:你们有我惨吗?每天被人按肚脐眼!

USB插口：你们知道我每天都在干嘛吗

第十页：

到重点了。这里提到了一个概念，USB Host Controller，叫做USB主控器。

它到底是个什么东西，在wiseGeek上找到了一个解释，感觉还不错，原文是这样说的：

A Universal Serial Bus (USB) host controller is an interface that allows an enabled piece of hardware to interact and communicate with a particular piece of software. The USB connection is an input and output port that comes standard with most computers and a variety of other digital equipment that allows data to be transmitted through a cable or any other form of direct connection. A USB host controller manages the communication between peripheral devices and the computer system. Most modern computers have hi-speed host controllers and many older computers can have a host controller easily installed in an open slot on its motherboard.

http://www.wisegeek.com/what-is-a-usb-host-controller.htm

概括来讲，就是它是一个管理外设与主机进行通信的东东。

还有一个概念是hub。这个东西很常见了，就是一个1分多的分线器。可以把一个U口分出好多个U口。其中与host controller相关联的叫作roothub（根集线器）。

上图描述的是我的PC上的host controller中的状态。共有5个host controller，有4个uhci和1个ehci。这都代表什么意思，下页说明。

第十一页：

本页列举了一下USB Host Controller的分类。分为OHCI、UHCI、EHCI和xHCI这四种。

OHCI、UHCI都是USB1.1的接口标准，而EHCI是对应USB2.0的接口标准，最新的xHCI是USB3.0的接口标准。

1. OHCI（Open Host Controller Interface）是支持USB1.1的标准，但它不仅仅是针对USB，还支持其他的一些接口，比如它还支持Apple的火线（Firewire，IEEE 1394）接口。与UHCI相比，OHCI的硬件复杂，硬件做的事情更多，所以实现对应的软件驱动的任务，就相对较简单。主要用于非x86的USB，如扩展卡、嵌入式开发板的USB主控。

2. UHCI（Universal Host Controller Interface），是Intel主导的对USB1.0、1.1的接口标准，与OHCI不兼容。UHCI的软件驱动的任务重，需要做得比较复杂，但可以使用较便宜、较简单的硬件的USB控制器。Intel和VIA使用UHCI，而其余的硬件提供商使用OHCI。

3. EHCI（Enhanced Host Controller Interface），是Intel主导的USB2.0的接口标准。EHCI仅提供USB2.0的高速功能，而依靠UHCI或OHCI来提供对全速（full-speed）或低速（low-speed）设备的支持。

4. xHCI（eXtensible Host Controller Interface），是最新最火的USB3.0的接口标准，它在速度、节能、虚拟化等方面都比前面3中有了较大的提高。xHCI支持所有种类速度的USB设备（USB 3.0 SuperSpeed, USB 2.0 Low-, Full-, and High-speed, USB 1.1 Low- and Full-speed）。xHCI的目的是为了替换前面3中（UHCI/OHCI/EHCI）。

最后一页：

这里列举一下我在学习过程中使用的参考书。第一本《Universal Serial Bus Specification》，这就是官方的USB2.0协议。在解析包协议的时候，参考使用，权威文档。书很厚，但是目前只用到了第九章。

《USB开发大全》这本书在偶然在公司发现的，由于看到它的时候比较晚，所以对我的帮助没有其他基本那么显著。不过它最后帮我印证了一些我的猜想和假设。

《Linux那些事儿之我是USB》第一版和第二版。这是本奇书。作者在用侃大山的方式讲解了技术相关的内容。第一版1200页，洋洋洒洒一大堆，其中充满了各种段子，很是风趣。在第二版的时候，进行了裁减，只剩了450页，裁掉了一大半的内容。同时对章节内容进行了重新排版。段子少了，更像一本教科书了。我个人还是比较喜欢第一版。

《圈圈教你玩USB》我是跟着这本书入门的，为此还不包邮买了一块配套开发板。这才是真爱。跟着圈圈的步伐，一步一步地完成了第一个实验，USB鼠标。然后才对USB设备有了具体的概念和理解。

墨迹了这么多，第一次就先到这里吧。下一回的展开中，会涉及到一些开发干货了。

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