USB封包格式
通过上述的3个封包,即可组成一个数据交易。当然,这即是54233的第4个数字:3。
对于高速设备,为了改善NAK的机制,特别支持了NYET握手封包。这是由于当数据已经传输至总线时,通过NAK这个OUT数据交易的动作是不够的。况且若是在总线上存在着高频率的NAK传输过程,将会使得整个总线逐渐地被拖累,带宽被分享掉。此时,高速设各就可以使用特殊的PING封包(稍后会提及)来询问,是否接收器还有缓冲区空间来接收OUT数据交易。如果设各以ACK来响应,那么传送器就会安排
OUT传输。反之,如果响应的是NYET,那么传送器就会以PING封包来查询。如此,总线上就会有最佳的使用率。
5.特殊封包
总共包含了4个特殊封包(PRE、ERR、SPLIT与PING)。其中,一个仅使用在低速设备,一个仅使用在高速设各,其余两个则是针对当低速或是全速设备连接上USB 2.0集线器后,再以高速的方式与主机通信时,才会用到。
(1)PRE封包
这个特殊前置(Special Preamble,PRE)封包拥有独自的PID类型名称PRE,其仅适用于主机想要从高速传输变成低速传输时所送出来的情形。也就是主机对于下端端口送出低速封包与低速设备通信之前,所必须先送出的PRE封包。在该PRE封包中,包含了前置码以告诉集线器,下一个封包是低速。如此,集线器将会以即将接上的低速设备开始执行通信的工作。此时,PRE封包会放在导引至低速设各的所有令牌、数据以及握手封包之前。而高速设各是将PRE以SPLIT封包来加以编码,因此不会重复地送出。对于原本已是低速的设备来说,不需要PRE封包。这种格式如下所列,仅包含两个8位的数据域:SYNC与PRE。
(2)PING封包
仅存于高速设备所使用的特殊封包是PING封包。主机会送出PING封包来找出是否高速设各端点在以批量或是包含以多个数据封包的控制传输来送出下一个数据封包之前,是否为忙碌的状态。这是由于传统的USB数据交易时,若常以NAK来响应批量或控制的OUT传输,通常都会导致浪费太多的带宽。因此,为了减少高速或控制的OUT端点的损失,USB 2.0新增了PING封包。一旦批量或控制传输的OUT数据交易被NAK响应后,主机控制器将会使用PING封包来查询高速非周期性的端点是否有足够的内存来接收wMaxPacketSize大小容量的数据。如果此端点具有足够的缓冲区来使用,就以ACK来响应之;反之,继续以NAK响应为止。
此外,高速非周期性的OUT端点也可以使用NYET来加以响应,以通知主机所要加载的数据是可以接收的,但是端点没有足够的内存。此时,主机会使用PING令牌,直到端点表示了针对下一个OUT数据交易,已有足够的缓冲区内存。
(3)SPLIT封包
SPILIT封包定义了令牌封包为分割数据交易(split transactIon)的一部分。为了最佳地使用总线时间,USB 2.0主机与集线器会以高速来送出低速与全速的通信数据。至于为什么需要分割数据交易呢?这是由于当主机开始传输一个针对低速或是全速的设各所预定的数据交易时,那么最接近设备的2.0集线器就有责任去实现与此设各的数据交易。此外,也负责存储任何回传的数据或是状态信息,以及以一个或是两个稍后的数据交易来加以回报回去。如此,整个总线就无须去针对实现一个低速的交易来持续地等待。而这个介于集线器与主机之间的特殊数据交易,就称之为分割数据交易。
(4)ERROR甚寸包
这个封包仅使用在分割数据交易时。2.0集线器会使用该封包并以低速或全速的数据交易来回报一个错误给主机。在此,读者是否发现该PID码值与PRE PID码值是一样的。但是其中,最大的差异是前者是应用在设各与集线器上,另一个则是应用在主机上。也即是集线器不会送出PRE封包给主机或是ERR封包给设各。
以下,将这些封包格式与字段等加以汇整,如表所列,并列出各个字段与其目的。
表 封包与字段之间的关系
续表
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