1.目的通用串行總線(USB)是一種新興的計算機外圍串行通信接口標準,與常用的計算機接口(如串口、并口等)相比,通用串行總線(UniversalSerialBus,USB)具有熱插拔、即插即用、數(shù)據(jù)傳輸可靠、擴展方便、低成本等優(yōu)點。從問世以來,它得到了廣泛的應用,一方面已成為當前計算機必備的接口之一,同時也被廣泛地應用于嵌入式系統(tǒng)設計中。從1994年USB0.7出現(xiàn)開始,USB實施者論壇(ImplementationForum)先后定義了USB0.8、0.9、1.0、1.1、2.0以及USBOTG等規(guī)范,以及各種不同的設備類規(guī)范。其中USB1.1規(guī)范目前正逐步廣泛應用,而USB2.0和USBOTG作為USB協(xié)議的更新和擴展,也將使USB占領更廣的外設接口領域。其中:●USB1.x規(guī)范支持1.5Mb/s和12Mb/s不同的傳輸速度?!馯SB2.0規(guī)范中新添加了480Mb/s的高速數(shù)據(jù)傳輸?!馯SBOTG規(guī)范是為了適應點對點通信對接口的需求而對USB2.0規(guī)范的補充。USB的出現(xiàn)和發(fā)展要求研究外設接口的工程技術人員了解USB協(xié)議和軟硬件實現(xiàn),鑒于此,本書的目的就是從協(xié)議和軟硬件實現(xiàn)兩方面對USB進行了系統(tǒng)的介紹,以求幫助廣大讀者更好地學習和了解USB。2.內容本書共由14章組成,第1章介紹了USB系統(tǒng)的發(fā)展歷史、基本結構、實際應用以及和其他主要接口的比較等內容。從第2章到第6章系統(tǒng)地分析了USB1.1規(guī)范的組成結構、機械/電氣特性、通信原理,并分別介紹了USB主機、USB集線器和USB設備的結構和功能特性。第8章介紹了USB的軟硬件開發(fā)的過程,包括主機和設備開發(fā)兩部分。當前市場上有很多關于USB硬件器件的生產廠商,如Philips、ScanLogic、Cypress等,和支持USB系統(tǒng)軟件廠商,如Windows、Linux、VxWorks等。本書利用第9章和第10章的篇幅,以ScanLogic公司的SL811HS器件和Philips公司的PDIUSBDll器件為例介紹了USB主機和USB設備的設計開發(fā)和測試過程。在第11章,作者對Linux下USB子系統(tǒng)結構作了較為詳細的分析,包括USB內核、HCD和客戶端驅動程序的結構和功能,希望讀者能借此進一步深入了解USB系統(tǒng)結構和工作過程。為了適應高速數(shù)據(jù)傳輸和點對點設備數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?,USB2.0規(guī)范和USBOTG規(guī)范在基于USB1.1規(guī)范的基礎上添加了新的軟硬件特性,本書在第12章和第14章分別對USB2.0規(guī)范和USBOTG規(guī)范作了詳細的介紹。當前關于USB主機控制器存在由各大器件生產廠商聯(lián)合指定的HC規(guī)范(UHCI、OHCI和EHCl)。其中UHCI和OHCI為支持USB1.1規(guī)范的HC規(guī)范,而EHCI為支持USB2.0規(guī)范的HC規(guī)范。本書在第7章和第13章分別對UHCI/OHCI規(guī)范和EHCI規(guī)范作了介紹。除了基本的USBl.x、USB2.0和USBOTG規(guī)范外,USB-IF根據(jù)不同的應用領域定義USB設備類規(guī)范,如HID(HumanInterfaceDevice)設備類規(guī)范、大容量存儲設備(MassStorageDevice)類規(guī)范、打印機設備類規(guī)范、音頻(Audio)設備類規(guī)范等。USB設備類規(guī)范根據(jù)設備特性定義了相關的設備描述、控制以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍匦?。USB設備類規(guī)范的定義為USB設備的即插即用特性奠定了基礎。關于USB設備類規(guī)范,本書對USB設備類的設計思想做了分析并介紹了集線器類(第5章)、打印機類(第11章11.5.2節(jié))和HID類(附錄A),對其他設備類沒有進行詳細的介紹,感興趣的讀者可參考相關規(guī)范。3.讀者本書是在我們工作實踐的基礎上編寫完成的,它既可作為USB初學者了解USB規(guī)范的指導,又可為工程技術人員開發(fā)USB的軟硬件產品提供參考。了解協(xié)議可參考第1-6章(USB1.1)、第12章(USB2.0)和第14章(USBOTG);研究USB軟硬件設計,除了解前面的規(guī)范外還要了解USB的軟硬件的設計和實現(xiàn)(其他章節(jié))。4.感謝本書主要由Motorola(中國)電子有限公司軟件工程師肖踞雄和翁鐵成共同執(zhí)筆完成,作者長期從事單片機與嵌入式系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)和USB主機端協(xié)議棧及USB設備驅動程序軟件的相關工作。宋中慶、高建偉和吳娜參與了主要部分的編寫工作。承蒙摩托羅拉軟件中心李新先生詳細地審閱全稿,并提出了許多有益的建議;清華大學出版社第三事業(yè)部王景先先生對本書的編寫和出版提出許多寶貴意見:許多同行和專家也給予了很多良好的建議和啟發(fā),在此,一并深表謝意。另外,感謝作者各自的家人,在工作緊張的時候對我們的幫助和支持。USB是一種新興的技術,發(fā)展迅速,我們在編寫的過程中盡可能力求概念的準確和完整,但由于時間倉促和水平有限,必有許多不足之處,敬請同行、讀者批評指正。由于時間和商業(yè)保密的關系,作者對一些有價值的工作未能完全反映在書中表示歉意。作者2003年9月