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第1章USB基础1

1.1 USB的用途和局限1

1.1.1给用户带来的好处1

1.1.2给开发者带来的好处3

1.1.3 USB不能做什么5

1.1.4 USB与Ethemet7

1.1.5 USB与IEEE-13947

1.2 USB接口的发展演变7

1.2.1 USB 1.07

1.2.2 USB 1.18

1.2.3 USB 2.08

1.2.4 USB 3.09

1.2.5 USB On-The-Go9

1.2.6无线USB9

1.3总线组成部分10

1.3.1拓扑结构10

1.3.2关于总线速率的考虑11

1.3.3术语12

1.4分割工作13

1.4.1主机的责任13

1.4.2设备的职责14

1.4.3总线速率和数据吞吐量15

1.5开发设备16

1.5.1组件16

1.5.2开发工具16

1.5.3工程开发的步骤16

1.6 USB 3.0常见问题17

1.6.1功能17

1.6.2兼容性18

1.6.3线缆19

1.6.4电源和功耗20

第2章 深入USB传输21

2.1传输的基础21

2.1.1传输要素21

2.1.2通信的目的22

2.1.3管理总线上的数据22

2.2传输要素23

2.2.1端点：数据的来源和数据接收端23

2.2.2事务类型23

2.2.3管道：将端点连接到主机24

2.2.4传输类型24

2.2.5流管道和消息管道25

2.2.6发起传输25

2.3 USB 2.0事务26

2.3.1事务步骤27

2.3.2信息包的顺序29

2.3.3时间约束和保证29

2.3.4分割事务29

2.4保证传输成功30

2.4.1状态与控制30

2.4.2报告控制传输的状态32

2.4.3错误检查32

2.5超高速事务34

2.5.1信息包类型34

2.5.2数据传输36

2.5.3连接管理信息包38

第3 章通用的传输类型39

3.1控制传输39

3.1.1可用性39

3.1.2结构39

3.1.3数据大小44

3.1.4速度44

3.1.5错误的检测与处理45

3.1.6设备的职责45

3.2批量传输45

3.2.1可用性46

3.2.2结构46

3.2.3数据大小48

3.2.4速率48

3.2.5错误的检测和处理48

3.2.6设备的职责48

3.3中断传输49

3.3.1可用性49

3.3.2结构49

3.3.3数据大小50

3.3.4速率50

33.5错误的检测和处理51

3.3.6设备的职责51

3.4等时传输51

3.4.1可用性52

3.4.2结构52

3.4.3数据大小54

3.4.4速度54

3.4.5错误的检测和处理55

3.4.6设备的职责55

3.5更多关于时间关键传输的内容55

3.5.1总线带宽55

3.5.2设备性能56

3.5.3主机性能56

3.5.4主机等待时间56

第4章 枚举：主机如何了解设备58

4.1枚举过程58

4.1.1枚举步骤59

4.1.2设备移除62

4.1.3枚举成功的秘诀62

4.2描述字63

4.2.1类型描述字63

4.2.2设备描述字64

4.2.3Device_Qualifer描述字67

4.2.4配置描述字67

4.2.5 Other_Speed_Configuration描述字68

4.2.6接口联合描述字68

4.2.7接口描述字69

4.2.8端点描述字71

4.2.9超高速端点伙伴描述字73

4.2.10字符串描述字73

4.2.11二进制目标存储及设备性能描述字74

4.2.12其他标准描述字75

4.2.13微软OS描述字75

4.2.14更新描述字到USB 2.076

第5章 控制传输：用于关键数据的结构化请求77

5.1控制传输的组成77

5.1.1设置阶段77

5.1.2数据阶段78

5.1.3状态阶段79

5.1.4错误处理80

5.1.5设备固件80

5.2标准请求81

5.2.1 Get Status（获得状态）请求82

5.2.2 Clear Feature（清除特征）请求83

5.2.3 Set Feature（设置特征）请求83

5.2.4 Set Address（设置地址）请求84

5.2.5 Get Descriptor（获得描述字）请求85

5.2.6 Set Descriptor（设定描述字）请求85

5.2.7 Get Configuration（获得配置）请求85

5.2.8 Set Configuration（设定配置）请求86

5.2.9 Get Interface（获得接口）请求86

5.2.10 SetInterface（设置接口）请求87

5.2.11 Synch Frame（帧同步）请求87

5.2.12 Set SEL（设定选择）请求87

5.2.13 Set Isochronous Delay（设定等时延时）请求88

5.3其他请求88

5.3.1类专属请求88

5.3.2厂商定义的请求88

第6章 芯片选择89

6.1 USB设备的组成部分89

6.1.1 USB2.0控制器内部结构89

6.1.2其他的设备组件90

6.2简化设备开发92

6.2.1设备要求92

6.2.2芯片文档93

6.2.3驱动程序的选择93

6.2.4调试工具93

6.3 USB微控制器95

6.3.1 Microchip的PIC18F455096

6.3.2 Cypress EZ-USB99

6.3.3 ARM101

6.4连接到CPU的控制器101

6.4.1 ST-NXP Wireless公司的ISP1582型控制器101

6.4.2 PLX Technology的NET2272型控制器102

6.4.3 FIDI公司的USB UART和USB FIFO103

第7章 设备类105

7.1元素与用途105

7.1.1已被公认的规范105

7.1.2类规范的组成106

7.2已定义的类107

7.2.1音频类107

7.2.2通信类109

7.2.3内容安全类113

7.2.4设备固件升级类114

7.2.5人机接口类116

7.2.6IrDA桥设备类118

7.2.7大容量存储设备类119

7.2.8个人健康设备类122

7.2.9打印机设备类122

7.2.10智能卡设备类124

7.2.11静态图像获取设备类126

7.2.12测试与测量设备类127

7.2.13视频设备类128

7.3非标准功能的实现131

7.3.1选择驱动程序131

7.3.2使用通用驱动程序131

7.3.3从RS-232转换到USB131

7.3.4从并行端口转换到USB132

7.3.5 PC与PC间的通信133

第8章 主机的通信方式134

8.1设备驱动程序134

8.1.1分层的驱动程序模型134

8.1.2用户及内核模式134

8.2分层结构内部136

8.2.1应用程序136

8.2.2用户模式下的用户驱动程序137

8.2.3内核模式下的用户驱动程序137

8.2.4总线和主机控制器驱动程序138

8.3编写驱动程序140

8.3.1内核模式的驱动程序140

8.3.2用户模式的驱动程序140

8.3.3测试工具141

8.4 GUID的使用141

8.4.1设备设置GUID141

8.4.2设备接口GUID142

第9章 为设备匹配驱动程序143

9.1使用设备管理器143

9.1.1查看设备143

9.1.2属性页144

9.2注册表中的设备信息145

9.2.1 Hardware键值145

9.2.2 Class键值146

9.2.3 Driver键值147

9.2.4 Service键值147

9.3深入INF文件148

9.3.1结构及语法150

9.3.2设备专属取值151

9.4使用设备标识字符串151

9.4.1找到匹配153

9.4.2何时提供INF文件153

9.5工具及诊断协助154

9.5.1使用INF文件的技巧154

9.5.2用户可见到什么155

第10章 设备检测156

10.1关于Windows API函数调用的简要指导156

10.1.1托管代码与非托管代码156

10.1.2管理数据159

10.2找到您的设备161

10.2.1获取设备接口GUID163

10.2.2请求指向设备信息集的指针163

10.2.3标识设备接口164

10.2.4请求带有设备类路径名的结构体166

10.2.5提取设备路径名168

10.2.6结束通信168

10.3获取句柄169

10.3.1请求通信句柄169

10.3.2关闭句柄171

10.4检测设备连接和移除171

10.4.1关于设备通知171

10.4.2请求设备通知171

10.4.3记录设备变化信息174

10.4.4读取设备变化消息175

10.4.5收回消息中的设备路径名176

10.4.6停止设备通知178

第11章 人机接口设备：使用控制和中断传输180

11.1什么是HID180

11.1.1硬件要求181

11.1.2固件要求182

11.2描述字182

11.2.1 HID接口185

11.2.2 HID类描述字185

11.2.3报告描述字186

11.3 HID专属请求187

11.3.1 Get Report请求187

11.3.2 Get Idle请求188

11.3.3 Get Protocol请求188

11.3.4 Set Report请求188

11.3.5 Set Idle请求189

11.3.6 Set Protocol请求189

11.4数据传输189

11.4.1编写固件189

11.4.2工具190

第12章 人机接口设备：报告191

12.1 HID报告的数据结构191

12.1.1使用HID描述符编辑工具191

12.1.2控制项及数据项目的值192

12.1.3项目格式192

12.2主项目193

12.2.1输入项目，输出项目及特征项目193

12.2.2 Collection项目196

12.3全局项目类型196

12.3.1识别报告196

12.3.2描述数据用途197

12.3.3单位转换198

12.3.4 转换原始数据199

12.3.5 描述数据大小及数据格式201

12.3.6储存和恢复全局项目201

12.4局部项目类型201

12.4.1物理描述符203

12.4.2填充203

第13章 人机接口设备：主机应用程序204

13.1 HID API函数204

13.1.1请求HID信息204

13.1.2报告发送与接收205

13.1.3报告数据提供及使用206

13.1.4 HID通信管理207

13.2设备识别207

13.2.1读取Vendor ID及Product IID207

13.2.2获取设备功能指针209

13.2.3获取设备功能210

13.2.4获取按钮及数值的功能211

13.3报告发送与接收212

13.3.1向设备发送输出报告212

13.3.2由设备读取输入报告214

13.3.3向设备写入特征报告220

13.3.4从设备读取特征报告221

13.3.5关闭通信222

第14章 利用WinUSB的厂商定义函数224

14.1功能与局限224

14.1.1设备要求224

14.1.2主机要求224

14.1.3设备固件224

14.1.4分配WinUSB驱动程序226

14.2访问设备227

14.2.1获取WinUSB句柄228

14.2.2请求接口描述符229

14.2.3端点识别230

14.2.4配置管道策略233

14.2.5利用批量传输及中断传输写入数据237

14.2.6利用批量传输及中断传输读取数据238

14.2.7使用厂商定义的控制传输239

14.2.8关闭通信242

第15章 集线器243

15.1 USB2.0243

15.1.1集线器转发器244

15.1.2事务转换器245

15.1.3集线器控制器249

15.1.4传输速率249

15.1.5维持已激活链接250

15.2 USB 3.0250

15.2.1总线速率251

15.2.2 USB 3.0的构成251

15.2.3通信管理251

15.3集线器类252

15.3.1集线器描述符252

15.3.2集线器类请求252

15.3.3端口指示器252

第16章 电源管理253

16.1电源选项253

16.1.1电压253

16.1.2使用总线电源254

16.1.3电源需求255

16.1.4通知主机255

16.1.5电池充电256

16.2集线器电源257

16.2.1电源257

16.2.2电流超载保护258

16.2.3功率切换259

16.3节电模式259

16.3.1 USB2.0链路电源管理259

16.3.2挂起状态259

16.3.3休眠状态260

16.3.4超速通信电源管理261

16.3.5Windows操作系统下的电源管理264

第17章 测试与调试266

17.1工具266

17.1.1硬件协议分析器267

17.1.2软件协议分析器268

17.1.3流量发生器269

17.2测试269

17.2.1合规性270

17.2.2Windows徽标273

第18章 总线上的包276

18.1 USB2.0通信276

18.1.1低速、全速总线状态276

18.1.2高速总线状态277

18.1.3数据编码279

18.1.4保持同步279

18.1.5精确计时280

18.1.6包的格式281

18.1.7包间延迟282

18.1.8测试模型282

18.2超速通信283

18.2.1数据加扰283

18.2.2编码283

18.2.3链路层283

18.2.4复位284

第19章 电气与机械接口285

19.1 USB2.0收发器285

19.1.1线缆段285

19.1.2低速和全速收发器286

19.1.3高速收发器288

19.1.4信号电压291

19.2USB2.0线缆292

19.2.1导线292

19.2.2连接器293

19.2.3可拆卸及不可分离线缆294

19.2.4线缆长度294

19.2.5总线长度295

19.2.6芯片间连接295

19.3 USB3.0296

19.3.1发送器和接收器296

19.3.2线缆296

19.4确保信号质量299

19.4.1噪声来源299

19.4.2对称传输线300

19.4.3双绞线300

19.4.4屏蔽301

19.4.5边沿变化率301

19.4.6被隔离的接口301

19.5无线方式实现USB301

19.5.1无线USB认证302

19.5.2 Cypress无线USB302

19.5.3其他选择303

第20章 嵌入式系统主机305

20.1 USB OTG305

20.1.1能力与局限305

20.1.2 OTG连接器306

20.1.3A型设备及B型设备306

20.1.4 OTG设备要求306

20.1.5 OTG描述符310

20.1.6 HNP特征代码310

20.2其他主机选项311

20.2.1嵌入式主机要求311

20.2.2设备端口312

20.3控制器芯片312

20.3.1微控制器312

20.3.2接口芯片313