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USB2.0 信号分析技巧

作者:徐伟哲时间:2012-01-09来源:电子产品世界

  有热插拔的特性,当装置插入主机时,主机会侦测到,并且软件会对其作规划,即插即用。的连接线供应装置电源,可提供DC +5V的电压,电流供应约100mA~500mA。USB的连接线共有四条,其中两条是电源与地线,另两条是讯号线,分别是D+与D-。一般情况两条线的讯号是相反的,若其中一条的讯号为High,则另一条的讯号就为Low。如此的差动讯号能提升讯号抗噪声抗干扰的能力,USB就是利用D+ D-两条讯号线的差动讯号,来达成高速传输的目的。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/127891.htm

  USB主机端在没有装置连接时,D+ D-上会有一个1.5K奥姆的电阻接地,确保这两条线是在接地状态。可支持至127个地址,也就是说,一个USB系统最多支持127个装置,主机会周期性的探询每个集线器以便得知装置的连接状态。以USB2.0而言,分为低速、全速及高速三个模式。低速传输率为 1.5Mb/s ,全速为 12Mb/s,高速为480Mb/s。高速模式时,每个bit的宽度约2.08ns。

  USB包简介

  包是组成USB传输的最小单位。一个Transaction通常由三个包组成,但依传输型态而定,一个Transaction可能包含一个、两个、三个包。

  Token 包 :每个Transaction以Token 包做起始,Token 包定义装置、Endpoint数量,传输的方向。其中SOF (Start Of Frame) Token包含目前的frame数,而且会广播 (broad­cast) 给所有的full-speed装置知道。SOF也是唯一一个不指定目标的Token。Token Packet 长度固定为4个Byte。

   包 :包包含处理此动作的数据,一个Transaction中,包最大的资料量为1023个Bytes,高速模式时可达1024个Bytes以上,其中Data0及Data1是两个基本的数据包,这些数据包都是接续在Address之后,且Data0及Data1采取交互出现方式以达到同步与除错的效果;另外在USB2.0当中更增加了Data2及MData数据包,用于执行高速的实时传输(Isochronous Transfers)。

  Handshake包:除了实时型传输(Isochronous)之外,所有的传输都保证数据的传递正确。Hand­shake包响应资料是否正确的被收到。若执行处理动作中发生错误,此处理动作将重新执行。

  包格式

  包是执行所有处理动作的机制。图2是USB包的基本格式。包紧跟在同步序列(Synchronization sequence,SYNC) 之后,使USB装置能跟包中的位速率同步。包的类型由一个包 ID来定义。包ID之后是随着包Type而定义的信息,如Address或Data。最后,每个包以一个CRC (Cyclic Redundancy Check)做结尾。CRC是用来确认数据是否正确的传输。每个包始使用EOP (End Of Paekct) 状态来做辨识。

  同步序列

  图3是同步序列的波形。同步序列由八个bit组成,数值是二进制的00000001,依照NRZI编码原理,数据0代表讯号要转换,所以前七个0之中的每个Bit都会在相对应的Bit时间中转换,作用就好像提供了一组可用来同步的Clock。

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关键词: USB Data 信号分析 201112

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