USB入門系列之二 —— USB的連接模型

USB是一種主從結構。主機叫做Host，從機叫做Device（也叫做設備），集線器也被當作一種特殊的設備處理。USB的數據交換只能發生在主機和設備之間，主機和主機，設備和設備之間不能互連。為了在物理上區分主機和設備，使用了不同的插頭和插座，這個在USB的連接器一節中會講到。所有的數據傳輸都由主機主動發起，而設備只是被動的負責應答。例如，在讀數據時，USB先發出讀命令，設備收到該命令后，才返回數據。在USB OTG中，一個設備可以在從機和主機之間切換，這樣就可以實現設備與設備之間的連接，大大增加了USB的使用范圍。但這時依然沒有脫離這種主從關系，兩個設備之間必然有一個作為主機，另一個作為從機。USB OTG增加了一種MINI USB接頭，比普通的4線USB多了一個ID表識線，用來表明它是主機還是設備，這個以后會講到。

USB的拓撲結構為金字塔型。由一個USB主控制器出發，下面接USB集線器，USB集線器將一個USB口擴展為多個USB口，多個USB口又可以通過集線器為更多個接口。但USB協議中對集線器的層數是有限制的，USB1.1規定最多為4層，USB2.0規定最多為6層。理論上，一個USB主控制器最多可接127個設備，這是由數據包中的7位地址位決定的，但是實際上不會接這么多的設備。我們所說的一個USB主控制器可以連接多個USB設備，并不是直接簡單的將多個設備并聯或者串聯，而是要由集線器負責端口擴展，才能連接更多的設備。在我們的電腦上，也有一個（或者多個，視USB主控制器的個數而定）集線器，它叫做根集線器，直接連在USB主控制器上。在設備管理器中，我們可以看到USB主控制器和根集線器。如下圖所示。USB數據傳輸路徑如下：USB主控制器發出數據包，通過根集線器，再通過下面的集線器（如果有的話），再發給USB設備；設備返回數據，交給它上層的集線器，上層的集線器再交給更上層的集線器，直到USB主控制器為止。而USB主控制器就可以跟CPU打交道了。在標準的PC機上，USB主控制器是掛在PCI總線上的。在Windows中，USB由各種驅動程序負責管理，最后由驅動程序產生功能設備(FDO)，這就是我們所看到的實際設備了。我們的應用程序就可以通過Windows提供的各種API進行訪問USB設備了，例如CreateFile，ReadFile，DeviceIOControl等等。

本文引用地址：http://www.104case.com/article/201612/329592.htm