第十五章 USB原理及应

第15章USB原理及应用

何宾2023.10USB通信类设备简介

--定义USB通信类(CDC，CommunicationDeviceClass)是一种复合USB设备类，CDC类是USB2.0下的一个子类，它使电信设备（如数字电话、ISDN终端适配器等）和网络设备（如ADSL调制解调器、以太网适配器/集线器等）能够连接到USB主机。USB通信类设备简介

--应用场景CDC设备目前主要用于以下场景： 电信设备：模拟调制解调器、ISDN终端适配器、数字电话和模拟电话 网络设备：ADSL调制解调器、电缆调制解调器、10BASE-T以太网适配器/集线器，以及"以太网"交叉电缆。USB通信类设备简介

--设备单位

一个通信设备有三个基本职责：设备管理设备管理指的是控制和配置设备运行状态的请求和通知，以及通知主机在设备上发生的事件。运行管理数据传输USB通信类设备简介

--设备层次端点接口配置构成功能单元的接口组从端点构筑从各种接口构建识别需要为每个组分配一个主接口。USB通信类设备简介

--设备操作通信接口类通信类接口用于设备管理，也可以用于呼叫管理。数据接口类通信设备上的已定义的USB数据传输并不依靠数据类接口。相反，数据接口用于传输和/或接收未由其他类定义的数据。USB通信类设备简介

--设备操作数据接口类传输或接收的数据来自通讯线路的某种形式的原始数据。传统调制解调器数据。使用专有的数据格式。端点要求

--通信接口类管理元素：使用默认端点（端点0，EP0）。通知元素：通常使用中断端点（端点x，EPx。x为具体使用的端点号，不能为0）。端点要求

--数据接口类数据类接口的端点：其类型仅限于同步端点或批量端点，并且端点应成对存在，即：一个端点号对应存在一个输入端点和一个输出端点。USB通信类设备模型介绍POTS模型直线控制模型（DirectLineControlModel）抽象控制模型（AbstractControlModel）USB电话模型（USBTelephoneModel）USB通信类设备模型介绍ISDN模型多渠道模型（Multi-ChannelModel）USBCAPI模型（USBCAPIModel）USB通信类设备模型介绍USB网络模型以太网网络控制模型ATM网络控制模型USB通信类设备抽象模型介绍通过抽象控制模型，USB设备可以理解标准V.25ter(AT)命令。设备将包含一个数据泵和微控制器，用于处理AT命令和继电器控制。设备同时使用数据类接口和通信类接口设备有时也可以使用其他类接口；例如，设备可以使用音频类接口来实现扬声器中的音频功能。USB通信类设备抽象模型介绍抽象控制模型类型的通信类接口将至少包含两个管道：用于实现管理元素用于实现通知元素注：设备可以使用两个管道来实现传输未指定数据的通道，通常是通过数据类接口。

USB通信类设备抽象模型介绍USB通信类设备抽象模型

--抽象控制模型串行模拟抽象控制模型可以弥合传统调制解调器设备和USB设备之间的差距。为了支持某些类型的遗留应用程序，需要解决两个问题。USB通信类设备抽象模型

--抽象控制模型串行模拟第一个是支持特定的传统控制信号和状态变量这些信号和状态变量直接由各种载波调制标准处理。由于这些依赖性，它们对于开发模拟调制解调器非常重要，模拟调制解调器向主机提供抽象控制模型类型的通信类接口。为了支持这些要求，需创建额外的请求。USB通信类设备抽象模型

--抽象控制模型串行模拟第二个重要项目是在数据类接口上复用呼叫控制（AT命令）的方法。传统的调制解调器设计受限于只支持一个通道的"AT"命令和实际数据。注意：为了允许这种类型的功能，设备必须有一种方法来向主机指定这种限制。其创建额外的请求如下请求值描述要求/选择SEND_ENCAPSULATED_COMMAND00H以支持的控制协议的格式发出命令。必需GET_ENCAPSULATED_RESPONSE01H以支持的控制协议的格式请求响应。必需SET_COMM_FEATURE02H控制特定通信功能的设置。可选GET_COMM_FEATURE03H

返回通信功能的当前设置。可选USB通信类设备抽象模型

--抽象控制模型串行模拟请求值描述要求/选择USB通信类设备抽象模型

--抽象控制模型串行模拟CLEAR_COMM_FEATURE04H清除特定通信功能的设置。可选SET_LINE_CODING20H配置DTE（数据终端设备）速率、停止位、奇偶校验和字符位数。可选+GET_LINE_CODING21H请求当前DTE速率、停止位、奇偶校验和字符位数。可选+SET_CONTROL_LINE_STATE22HRS-232信号，用于告诉DCE设备DTE设备现在存在。可选SEND_BREAK23H发送用于指定RS-232样式中断的特殊载波调制。可选USB通讯类设备

--管理元素请求同HID协议，通信接口类支持以下特定于类的请求。此处仅讲述抽象模型涉及的主机请求管理元素请求

SendEncapsulatedCommand该请求用于以通信类接口支持的控制协议的格式发出命令。其请求数据结构如表：bmRequestTypebRequestwValuewIndexwLengthData00100001BSEND_ENCAPSULATED_COMMAND0接口号与该接收者相关的数据量，以字节为单位。基于控制协议的命令该请求用于请求以通信类接口支持的控制协议格式的响应。其请求数据结构如表：bmRequestTypebRequestwValuewIndexwLengthData10100001BGET_ENCAPSULATED_RESPONSE0接口号与该接收者相关的数据量，以字节为单位。与协议有关的数据管理元素请求

GetEncapsulatedresponse此请求控制特定目标的特定通信功能的设置，其请求数据结构如表：bmRequestTypebRequestwValuewIndexwLengthData00100001BSET_COMM_FEATURE特征选择器接口号状态数据的长度状态管理元素请求

SetCommFeature此请求返回所选通信功能的当前设置，其请求数据结构如表：bmRequestTypebRequestwValuewIndexwLengthData10100001BGET_COMM_FEATURE特征选择器接口号状态数据的长度状态管理元素请求

--GetCommFeature特征选择器码值目标数据长度描述保留00H无无留作将来使用ABSTRACT_STATE01H接口号2个描述此抽象模型通信设备的多路复用状态和空闲状态的两个字节数据。该选择器仅对抽象控制模型有效。COUNTRY_SETTING02H接口号2个ISO3166中定义的十六进制格式的国家代码，国家选择功能描述符的偏移量3中指定的发布日期。此选择器仅对提供国家选择功能描述符的设备有效，提供的值应在国家选择功能描述符中显示为受支持的国家管理元素请求

--GetCommFeature此请求控制特定目标的特定通信功能的设置，将所选功能设置为其默认状态。特征选择器的有效性取决于请求的目标类型。其请求数据结构如表：bmRequestTypebRequestwValuewIndexwLengthData00100001BCLEAR_COMM_FEATURE_特征选择器接口号0无管理元素请求

--ClearCommFeature此请求允许主机指定典型的异步行字符格式属性，某些应用程序可能需要这些属性。此请求适用于异步字节流数据类接口和端点；它还适用于从主机到设备以及从设备到主机的数据传输bmRequestTypebRequestwValuewIndexwLengthData00100001BSET_LINE_CODING0接口号结构体大小线路编码结构体管理元素请求

--SetLineCoding该请求允许主机找出当前配置的线路编码。其请求数据结构如表：bmRequestTypebmRequestTypebRequestwValuewIndexwLengthData00100001B10100001BGET_LINE_CODING0接口号结构尺寸线路编码结构管理元素请求

--GetLineCoding线路编码结构体LineCoding管理元素请求

--GetLineCoding偏移字段大小值描述0dwDTERate4数字数据终端速率，以比特每秒为单位。4bCharFormat1数字停止位0-1个停止位1-1.5停止位2-2个停止位5bParityType1数字校验类型0-None1-Odd2-Even3-Mark4-Space6bDataBits1数字数据位（5、6、7、8或16）此请求生成RS-232/V.24样式的控制信号，其请求数据结构如表：bmRequestTypebRequestwValuewIndexwLengthData00100001BSET_CONTROL_LINE_STATE控制信号位图接口号0无管理元素请求

--SetControlLineStateSetControlLineState的控制信号位图值如下位位置描述D15..D2保留（重置为零）D1半双工调制解调器的载波控制。该信号对应于V.24信号105和RS-232实时信号0-停用运营商1-激活载体在全双工模式下运行时，设备会忽略该位的值。D0向DCE指示DTE是否存在。该信号对应于V.24信号108/2和RS-232信号DTR。0-不存在1-存在管理元素请求

--SetControlLineState管理元素请求

--SendBreak此请求发送生成RS-232样式中断的特殊载波调制。其请求数据结构如表：wValue字段包含中断信号的时间长度（以毫秒为单位）。如果wValue包含值FFFFh，则设备将发送中断，直到收到另一个wValue为0000h的SendBreak请求。bmRequestTypebRequestwValuewIndexwLengthData00100001BSEND_BREAKbreak持续时间接口号0无USB通讯类设备

--设备通知所谓通知就是CDC类设备发送给主机的一种数据结构，其性质类似于请求，但与请求的传输方向相反。USB通讯类设备

--USB通信类设备描述符若一个USB设备属于CDC类设备，则该设备的某些描述符中的某些特定字段将按如下要求进行设置1.设备描述符中的bDeviceClass字段：值为02H，表示设备为CDC设备USB通讯类设备

--接口描述符bInterfaceClass字段：值为02H，表示为通信设备类bInterfaceSubClass字段设置CDC类设备使用的模型码值模型00H保留01H直线控制模型02H抽象控制模型03H电话控制模型04H多通道控制模型05HCAPI控制模型06H以太网网络控制模型07HATM网络控制模型08H-7FH保留（将来使用）80H-FEH保留（供应商特定）bInterfaceProtocol字段设置使用的协议，其具体值对应的协议如表：协议码值参考文档描述00HUSB规范不需要类特定协议01HV.25ter通用AT命令