usb3.0规范中文版

usb3.0 规范中文版篇一：协议规范中文解读与的特性比较 超速结构 超速总线是一个分层的通讯结构，如下图所示： 协议层：协议层在主机和设备间定义了 end-to-end 通讯规则。超速协议在主机和设备端点(endpoint)之间提供应用数据信息交换。这个通讯关系叫做管道(pipe)。 它是主机导向的协议，意味着主机决定什么时候在主机和设备间进行应用数据传输。设备可以通过一个特定端点向主机发起异步请求服务，所以它不是一个轮询协议（为轮询协议） 。 数据可以连续突发传输，提高总线效率。 对某些传输类型（块传输） ，协议提供流控支持。 SS 设备可以异步发送，通知主机，设备的功能状态发生改变。而不是轮询的方式。设备端点可以通过设备异步发送的“ready”包（ERDY TP）通知主机进行数据发送与接收，主机对于“ready”通知，如果有有效的数据发送或者缓存接收数据，会添加管道。 主机发送包含主机时间戳的特殊包头（ITP）到总线上，该值可以用于保持设备和主机同步（如果需要的话） 。 超速 USB 电源管理： 链路电源管理的关键点是： 设备向主机发送异步“ready”通知 包是有路由路径的，这样就允许不参与数据通讯的链路进入或仍旧停留在低电源状态。 如果包送到一个处于低电源状态的端口，这个端口会切换到退出低电源状态并指示这是个切换事件。 设备： 超速需要支持对默认的控制管道的规定。 HUB 设备： 因为向下兼容，为支持双总线结构， HUB 在逻辑上是两个 HUB 的组合：一个 HUB 和一个 HUB。连接到上游端口的电源和地线是共享的。 集线器参与到一个端到端的协议中，所承当的工作： 路由选择输出的包到下游端口。 输入包混合传递到上游端口 当不在低功耗状态下时，向所有下游端口广播时间戳包（ITP） 当在一个低功耗状态的端口检测到包时，集线器将目标端口转变成退出低功耗状态，通知主机和设备（带内）包遭遇到了一个在低功耗状态的端口。 主机(Hosts)： 一个主机通过主控器和 USB 设备互连。为了支持双总线结构，主控器必须包括超速（）和部分，这样可以同时管理每一个总线上主机和设 备间的控制、状态和信息交换。主机含有几个根下行端口实现超速 USB 和，主机通过这些端口： 检测 USB 设备的连接和移除； 管理主机和设备间的控制流； 管理主机和设备间的数据流； 收集状态和活动统计； 对连接的设备供电； USB 系统软件继承了的结构，包括： 设备枚举和配置； 规划周期性和异步数据传输； 设备和功能电源管理； 设备和总线管理信息。 数据流模型： 超速 USB 集成了的数据流模型，包括： 主机和设备间的数据和控制交换通过管道（pipe）进行 ，数据传输在主机软件和指定的设备端点间进行。 设备可以有不止一个的活动管道，有两种类型的管道：流式管道（数据）和消息管道（控制） ，流式管道没有定义的结构，消息管道有指定的结构（请求的结构） 。管道相关联的是数据带宽，传输类型（见下面描述） ，端点属性，如传输方向与缓冲大小。 大(来自: 小龙 文档 网:规范中文版)多数管道在系统软件对设备进行配置后才存在，但是当设备上电在默认的状态后，一个消息管道即默认的控制管道总是存在的。提供权限访问设备的配置，状态和控制信息。 一个管道支持定义的四种传输类型的一种(管道和端点属性一致)。 海量传输类型（bulk）在超速中进行了扩展，叫做流（stream） 。流式提供在协议级支持在标准块传输管道中多路传输多个独立的逻辑数据流。 第四章 超速数据流模型 超速通信流 SS 保持相似的观念和机理，支持端点，管道和传输类型。参考协议。 端点的属性（最大包尺寸（端点缓存大小） ，突发大小等）被记录在描述符中和 SS Endpoint Companion Descriptor。正如在中，端点是使用三个参数组成的地址来验证（设备地址，端点号和方向） 。所有的 SS 设备必须起码在默认控制管道（端点 0）开始执行。 管道 一个超速管道是一个设备上的端点和主机软件的连接。管道代表拥有缓存空间的主机软件和设备端点之间传输数据的能力，和有相同的过程。主要的区别在于当超速的非同步端点忙时，会返回一个没有准备好（NRDY）应答，当它想又要服务时必须发送准备好（ERDY）通知。主机在下一个传输类型限制下的有效时机中重新安排事务。 超速协议综述： 正如在结构总览那章中提到的，超速协议是利用双差分数据线的物理层。所有的的类型都可以被高速协议支持。协议之间的区别在于下面要首先讨论的超速中使用的包的描述。 与的区别： 在框架上，超速是向后兼容的，但是二者在协议上还是有一些重大的不同： 的 transaction 有三部分(令牌（token） 、数据（data）和握手(handshake)，超速也是这三部分但是用法不同（令牌包集成在头包和 DPH 中，各种类型的握手包都是 TP 包形式） ；对于 OUT 事务，令牌被合并在数据包中；对于 IN 事务，令牌被握手包代替。 不支持突发（bursting） ，超速支持持续突发； 是半双工(half-duplex)的广播总线，超速是 dual-simplex（全双工）的非广播总线，支持同时进行 IN、OUT transaction； 使用轮询模式，超速使用异步通知方式； 不支持流能力，超速支持海量(bulk)端点的 Stream方式； 在同步传输(isochronous)间隔中没有进入低耗电状态的机制，超速则允许同步传输服务间隔中自动进入低耗电状态（不服务的时间段进入低功耗） ；SS 主机在服务间隔前发送一个 PING 包到目标同步设备允许开始同步传输之前转变成电源活动状态。 设备无法通知主机自己在进入低耗电状态前可容忍的延迟时间（设备通知主机自己进入低功耗状态的最长延迟时间） ，超速则提供 Latency Tolerance 消息； 以固定的 1ms/125us 间隔发送帧包/小帧包（USB 全速和高速模式） 。超速下，设备可以发送 Interval Adjustment 消息给主机调整间隔 125us 一直到+/-； 电源管理总是主机导向（主机初始化）的，超速链路两端都支持电源管理；因此不管何时需要空闲，需要退出，需要通信，每个链路能独立的进入低电源状态。 仅在每个 transaction 进行 end-to-end 级别的错误检测、恢复、流控，超速在 end-to-end（数据包重试）和链路级别（头包重试）分割这些功能。 比较和超速的事务处理(Transaction) 超速全双工总线物理层允许同时进行双向的通信。超速协议允许收到握手包之前发送多个数据包（突发） 。对于OUT 传输，包含在令牌包中的信息（设备地址和端点信息）被合并在数据包头里面，因此不需要额外令牌包。对于输入传输 IN，超速主机发送一个握手包（ACK）给设备以请求数据（和指示数据是否正确） 。设备可以通过返回数据或者返回 STALL 握手包来应答，或者返回一个没准备好(NRDY)握手包延迟传输直到设备准备好了。 的包是广播方式，每个连接的设备解析每个包的地址、端点、方向信息来决定自己是否应该响应。超速包有路由信息，HUB 决定每个包要送达哪个设备，只有一个例外，等时时间戳包（Isochronous Timestamp Packet， ITP）广播到每一个设备。 的查询方式已经被异步通知代替。超速传输通过主机发出一个请求来开始传输，后面跟随着设备的应答。如果设备能接受请求，它就接收数据或者发送数据；如果端点停止了，设备应该以 STALL 握手包响应；如果设备由于缺少缓存空间或者没有数据而不能接受请求，应该以 NRDY 应答告诉主机现在还不能处理请求。当等到设备能接受请求时，设备会主动发送一个端点准备好（ERDY）异步通知给主机然后主机会重新安排传输事务。 单路传送和有限制的多点广播的包以及异步通知，都允许没有活跃传输包的链路进入一个降低功耗状态，上游和下游端口共同决定它们的链路进入一个低功耗状态，集线器会传递到上游端口。通过允许链路伙伴独立控制它们的链路电源状态，集线器将任意下游端口可见的最高链路电源状态传递到上游端口，使总线快速进入最低允许电源状态。 超速包介绍： 超速包以 16 字节的头部开始。一些包只包含有头部（TP，LMP,ITP） 。所有的头部以用于决定包处理方式的包类型信息开始。头部有 16 位 CRC 保护，以 2 个字节链路控制字（link control word）结束。依赖于类型，大多数包包含有路由信息（路由字符）和一个三参数的设备地址（设备地址，端点号和方向） 。路由字符给主机用来指导包被发送到被指向的拓扑路径。设备发送的包被集线器默认路由选择，集线器总是把数据从任何可见的下游端口传到上游端口（这一过程不需要路由信息） 。 有四种基本类型的包：（协议层） Link Management Packet(LMP)，只穿过一对直接连接的端口（链路两端） ，主要用来管理链路。 Transaction Packet(TP，事务包)，穿过所有直接连接主机与设备的链路，用来控制流式数据包，配置设备和集线器等（任何传输类型的事务处理都用到） 。注意一个Transaction Packet 是没有数据的。 （控制命令包，TP 包就是一个包头（DPH） ） Data Packet(DP)，穿过所有直接连接主机与设备的链路，数据包有两部分组成，一个和 TP 包相似的数据包头(DPH)和带有数据块加上用来确保数据完整性的 32 位 CRC的数据包（DDP） Isochronous Timestamp Packet(ITP)。它被主机用来多点广播到所有的活动的链路上。 对传输(transfer)的一般性描述： 每一个发送给接收器的非同步数据包通过一个握手包（ACK TP）被应答（同步端点不应答，非同步端点要为每个收到的数据包进行应答，以报告是否正确传输和是否要重传） ，但是由于超速有独立的发送与接收路径，所以发送器不必在发送下一个包之前为每次传输的数据包等待一个握手（超速 USB 的一个特色：同时进行发送数据与接收应答，当设备检测到数据包错误时或者端点错误，没准备好等，都会通过在应答 TP 包中反应给主机，主机收到的应答TP 包中记录出错的包顺序号，于是主机从错误的那个顺序号开始重新发送包） 。 超速保护所有的基本数据流和定义的传输观点，包括传输类型，管道和基本数据流模式。和的区别在这章被讨论，开始是协议层，然后是传输类型。 规范利用一系列事务处理的模式。这从本质上意味这主机是在开始下一次事务前完成这一次总线处理（令牌，数据和握手） 。分离事务处理也坚持这相同模式，因为他们由完整的高速事务组成，类似所有其他事务在相同的模式下完成。 超速通过实施发送与接受同步改善了事务的协议。因此超速 USB 事务处理协议本质上是一个分离的事务处理协议，它允许在同一时间不止一个 OUT 总线事务处理（设备可以多个）和至多一个 IN 总线事务处理（主机只有一个）在总线上活动。设备对事务处理的应答的命令是确定在每个端点基础上（例如，如果一个端点接收三个 DP 包，端点必须为每一个 DP 包返回 ACK TP 告知收到 DP 包） 。 协议要在继续下一个总线事务处理之前完成整个 IN或 OUT 事务（令牌，数据和握手包连续传输） ，所有的来自主机的传输本质上是广播到总线上的每一个活动设备，与之比较起来，超速协议不进行广播任何包（ITP 除外） ，包只穿过需要达到目标接收方的链路，主机通过发送握手请求（ACK TP）或者发送数据（OUT）开始所有的事务，设备以数据或者握手来应答。假如设备没有有效的数据（IN）或者不能接受数据(OUT)，它会以一种包（NRDY）来应答以指示不能进行此操作。之后，当设备准备好发送或者接收数据时，它会发送一个包给主机指示它已经准备好重新进行事务处理。除此之外，超速提供将链路转变成指定的低电源状态或者退出低电源状态的能力。低电源链路状态可以在软件使能 篇二：线材规范(中文版)电缆施工和线定义 本节讨论了 USB 电缆，电缆施工，线任务，并线计。将在第规定的性能要求。 电缆施工 图 5-15 显示了 USB 电缆横截面。有三组线：UTP 信号对，屏蔽差分对（SDP，双绞线或屏蔽双绞线对信号线） ，电源线和接地线。 UTP 传输的 USB 信号的 SDP 是用于超速;屏蔽层是需要超高速差分对信号完整性和电磁干扰性能。每个安装 SDP与漏极配线，它最终被连接到系统的地面在连接器，通过GND_DRAIN 针（S） 。金属编织物必须附上所有的 USB 电缆线。编织是终止的插头的金属壳，尽可能接近 360，包含电磁干扰（EMI） 。 线定义 表 5-7 定义的线号，信号分配，以及导线的颜色。 线规和电缆直径 本规范选择不指定线规的。表 5-8 列出了典型的线规参考。大规格导线招致损失少，但付出的代价电缆的灵活性。一应选择尽可能小的导线规格，以满足电气要求的电缆组件。为了最大限度地提高电缆的灵活性，所有的导线都要被绞合和电缆外径应尽可能地最小化。一个典型的 USB 电缆外径的范围可以从 3 毫米至 6 毫米。 电缆组件 USB 标准 A 至 USB 标准-B 线集合 表 5-9 定义了 USB 标准 A 至标准-B 线材连接组装。USB 标准 A USB 标准 A 电缆集合 USB 标准 A USB 标准的电缆组件被定义为操作系统调试等主机到主机连接的应用程序。表 5-10 显示了线路连接这样一种电缆组件。参见图 5-16 USB 标准 A 插头线模制尺寸。 USB 标准 A USB Micro-B 型电缆组件 图 5-17 显示了 USB Micro-B 插头模制尺寸的标准-AUSB Micro-B 型电缆组件。 标准的 USB-A 插头模制尺寸可以图 5-16 中。 表 5-11 显示了 USB 标准 A USB Micro-B 型电缆线连接组装。注意：USB Micro-B 插头中的 ID 引脚连接，但留在开放的条件。 篇三：中文资料英特尔公司（Intel）和业界领先的公司一起携手组建了 USB 推广组，旨在开发速度超过当今 10 倍的超高效USB 互联技术。该技术是由英特尔，以及惠普（HP） 、 、NXP半导体以及（Texas Instruments）等公司共同开发的，应用领域包括个人计算机、消费及移动类产品的快速同步即时传输。随着数字媒体的日益普及以及传输文件的不断增大甚至超过 25GB，快速同步即时传输已经成为必要的性能需求。 USB 具有后向兼容标准，并兼具传统 USB 技术的易用性和即插即用功能。该技术的目标是推出比目前连接水平快 10 倍以上的产品，采用与有线 USB 相同的架构。除对USB 规格进行优化以实现更低的能耗和更高的协议效率之外，USB 的端口和线缆能够实现向后兼容，以及支持未来的光纤传输。 “从逻辑上说 USB 将成为下一代最普及的个人电脑有线互联方式” ，英特尔技术战略师 Jeff Ravencraft 说道，“数字时代需要高速的性能和可靠的互联来实现日常生活中庞大数据量的传输。USB 可以很好地应对这一挑战，并继续提供用户已习惯并继续期待的 USB 易用性体验。 ” 英特尔公司成立 USB 推广组之初就希望 USB 设计学会（USB-IF）可以作为 USB 规格的行业协会。完整的 USB 规格有望于 XX 年上半年推出，USB 初步将采用离散硅的形式。USB 推广组，包括惠普、英特尔、NEC、NXP 半导体以及德州仪器，致力于保护已有 USB 设备驱动器基础设施和投资、USB 的外观以及方便使用的特性，同时继续发扬USB 这种卓越技术的功能。 “我们对 USB 以及无线 USB 技术的支持彰显了惠普致力于为客户提供可靠的外围设备互联方式” ，惠普公司负责打印成像与消费市场部门（Consumer Inkjet Solutions）的副总裁 Phil Schultz 说， “现在借助 USB ，我们将为客户创造打印机、数码相机及其他外围设备与个人电脑互联的更佳体验。 ” “英特尔在两代 USB 技术的开发和采用方面均走于行业前列，USB 现在已经成为最受欢迎的计算和手持电子设备外围接口” ，英特尔高级副总裁兼数字企业事业部总经理帕特基辛格（Patrick Gelsinger）表示， “由于市场发展支持客户对庞大数据进行存储和传输的需求，我们希望开发出第三代 USB 技术，可以利用现有的 USB 界面并对其进行优化来满足这些需求。 ” “自首次安装有线 USB 以来，NEC 一直都是 USB 技术的支持者” ，NEC 电子 SoC 系统部门总经理 Katsuhiko Itagaki 说道， “现在是时候进一步发展这个业已成功的互联接口以满足市场对庞大数据传输速度的更高需求，从而尽量缩短用户等待的时间。 ” “NXP 很高兴与其它顶级公司携手推进世界领先的互联技术来满足下一代外围设备的需求” ，NXP 半导体商业互联娱乐（Business Line Connected Entertainment）战略和业务发展部总监 Pierre-Yves Couteau 说， “作为 USB 半导体解决方案的领先提供商，NXP 致力于推动超高速 USB 的标准化和应用。 ” “随着高速 USB 在个人计算、消费电子以及移动等各种细分市场内的普及，我们预计 USB 将迅速取代端口成为高带宽应用领域的事实标准” ，德州仪器 Worldwide ASIC副总裁 Greg Hantak 表示， “德州仪器非常兴奋 USB 的卓越性能将进一步拓展 USB 的应用领域并为用户带来更佳的体验。 ” 关于 USB 设计学会 （Universal Serial Bus Implementers Forum） 非盈利组织 USB 设计论坛（USB-IF）成立的宗旨是为USB 技术的发展和普及提供支持。通过其标识和认证项目，USB-IF 为高质量、兼容性 USB 设备的开发提供协助，USB-IF 还大力宣传 USB 的优势以及经其认证的产品的质量。 USB 史上最全面解读 什么是 USB ？ USB 是最新的 USB 规范，该规范由 Intel 等大公司发起。目前，USB 已经得到了 PC 厂商普遍认可，接口更成为了硬件厂商接口必备，看看家里常用的主板就清楚了。 随着硬件设备的不断发展进步，更高的传输速度和更大的带宽越来越被人们所重视。每秒 2、300M 的传输速度将会越来越难以让人们安于现状了。XX 年，Intel 在 IDF上把 SuperSpeed USB 作为了一项重要的话题拿出来展示。到了 XX 年 11 月 17 日，USB 标准才算是正式完成并公开发布。 USB 接口尺寸标准同时新的 USB 执行组织（USB Implementers Forum，USB-IF)也正式开始接管和运作该规范，公布了详细的技术文档，以便业界的硬件厂商们能够依此来研发 US B 相关的产品。 USB 简要规范如下： 提供了更高的每秒传输速度 对需要更大电力支持的设备提供了更好的支撑，最大化了总线的电力供应增加了新的电源管理职能 全双工数据通信，提供了更快的传输速度 向下兼容 USB 设备 比 USB 快么？ USB 为各式各样的设备以及应用提供了充足的带宽，但是，随着高清视频、TB（1000GB）级存储设备、高达千兆像素数码相机、大容量的手机以及便携媒体播放器的出现，更高的带宽和传输速度就成为了必须。 双向传输你说快不快？ 每秒 480Mb 的传输速度可能都已经不算快了，更何况目前没有哪个 USB 设备能够达到这个理论上的最高限速。在实际应用中，能够达到每秒 320Mb 的平均速度就已经很不错了。 同样，其实 USB 同样达不到的理论值，但，哪怕只能达到理论值的 5 成，那也是接近于 USB 的 10 倍了。 USB 是如何做到这么快的？ USB 之所以有“超速”的表现，完全得益于技术的改进。相比目前的 USB 接口，USB 增加了更多并行模式的物理总线。 读者朋友可以拿起你身边的一根 USB 线，看看接口部分。在原有 4 线结构（电源，地线，2 对数据）的基础上，USB 再增加了 4 条线路，用于接收和传输信号。因此不管是线缆内还是接口上，总共有 8 条线路。如下图： USB 规范数据传输线缆内部结构 USB 线缆实物照片 正是额外增加的 4 条（2 对）线路提供了“SuperSpeed USB”所需带宽的支持，得以实现“超速” 。显然在 USB 上的 2 条（1 对）线路，是不够用的。 此外，在信号传输的方法上仍然采用主机控制的方式，不过改为了异步传输。USB 利用了双向数据传输模式，而不再是 USB 时代的半双工模式。简单说，数据只需要着一个方向流动就可以了，简化了等待引起的时间消耗。 其实 USB 并没有采取什么我们鲜有听闻的高深技术，却在理论上提升了 10 倍的带宽。也因此更具亲和力和友好性，一旦 SuperSpeed USB 产品问世，可以让更多的人轻松接受并且做出更出色的定制化产品。USB 还有哪些更先进的地方？ “SuperSpeed USB”改进远不止在传输速率方面的提升。在 USB 中，设备和电脑主机之间如何更加融洽的配合，也被当作了一项重点研究的方向。在继承 USB 核心架构的基础上，如何利用双总线模式的优势，如何让用户能够直接的体验到 USB 比 USB 的先进，成为了重点： 需要时能提供更多电力 USB 能够提供 50%80%更多的电力支持那些需要更多电能驱动的设备，而那些通过 USB 来充电的设备，则预示着能够更快的完成充电。 新 Powered-B 接口由额外的 2 条线路组成，提供了高达 1000 毫安的电力支持。完全可以驱动无线 USB 适配器，而摆脱了传统 USB 适配器靠线缆连接的必要。通常有线 USB设备需要连接到集线器或者是电脑本身上，而高电能支持下，就不需要在有“线”存在了。 不需要时就自动减少耗电 转换到 USB ，功耗也是要考虑的很重要的一个问题，因此有效的电源管理就很必要，可以保证设备的空闲的时候减少电力消耗。 大量的数据流传输需要更快的性能支持，同时传输的时候，空闲时设备可以转入到低功耗状态。甚至可以空下来去接收其他的指令，完成其他动作。 多长才是好？ 其实，在 USB 中也并不是所有的东西都更新换代了，比如线缆的长度。当在某些应用中需要尽可能高的吞吐量的时候，往往线缆依旧会成为瓶颈。虽然在 US B 规范中，没有明确指定 USB 线缆有多长，但是电缆材质和信号质量还是影响了传输的效果。因此在传输数百兆大数据流的时候，线缆长度最好不要超过 3 米。另外，一些支持“SuperSpeed USB”的硬件产品，例如集线器（hub）可能要比 USB 的贵很多，这就像是现在主动供电集线器和被动供电的一个道理。因为一个真正意义上的“SuperSpeed hub”应该具备 2 类接口，一个用来扮演真正“SuperSpeed hub”的角色，另外一个则要扮演普通高速 hub 的角色。 网络上现在有一些非官方的言论谈到了 USB 可以使用光纤，其实这正是 USB 规范组织正在考虑的问题，也许会在下一个修正版本中推出，也许会让一些有能力的第三方公司来尝试一下。 我