USB2.0与OTG规范及开发指南

第1章 术语和缩写1
第2章 绪论9
2.1 动因9
2.2 规范的目的9
2.3 文档的范围10
2.4 USB产品的兼容性10
2.5 文档结构10
第3章 背景11
3.1 通用串行总线的目标11
3.2 应用范围的分类11
3.3 特性12
第4章 结构体系概述14
4.1 USB系统描述14
4.2 物理接口15
4.3 电源16
4.4 总线协议17
4.5 健壮性17
4.6 系统配置18
4.7 数据流类型18
4.8 USB设备20
4.9 USB主机——硬件和软件22
4.10 体系结构的扩展22
第5章 USB数据流模型23
5.1 开发人员的观点23
5.2 总线拓扑24
5.3 USB通信流27
5.3.1 设备端点29
5.3.2 管道30
5.3.3 帧和微型帧32
5.4 传输类型32
5.4.1 控制传输33
5.4.2 同步传输38
5.4.3 中断传输41
5.4.4 批量传输45
5.5 高速、高带宽端点47
5.6 分离处理49
5.7 传输的总线访问49
5.7.1 传输管理50
5.7.2 处理跟踪52
5.7.3 总线时间54
5.7.4 设备/软件缓冲区大小55
5.7.5 总线带宽的回收55
5.8 对同步传输的特别考虑55
5.8.1 非USB同步应用的实例56
5.8.2 USB时钟模型58
5.8.3 时钟同步60
5.8.4 同步设备60
5.8.5 数据预缓冲66
5.8.6 SOF跟踪67
5.8.7 错误处理67
5.8.8 速率匹配的缓冲68
第6章 机械特性70
6.1 体系结构概述70
6.1.1 可识别的连接器协议70
6.1.2 电缆组件71
6.2 连接器的机械配置和材料要求76
6.3 电缆的机械结构和材料要求87
6.4 电气、机械和环境的一致标准91
6.5 USB接地95
6.6 PCB参考图95
第7章 电气规范99
7.1 信号规范99
7.1.1 USB驱动器的特性101
7.1.2 数据信号的上升和下降、眼孔图样106
7.1.3 电缆时滞114
7.1.4 接收器特性114
7.1.5 设备的速度识别115
7.1.6 输入特性117
7.1.7 信号电平119
7.1.8 数据的编码/译码130
7.1.9 位填充130
7.1.10 SYNC结构132
7.1.11 数据信号速率132
7.1.12 帧间隔133
7.1.13 数据源信号133
7.1.14 集线器的信号时序135
7.1.15 接收器的数据抖动136
7.1.16 电缆延时138
7.1.17 电缆的衰减139
7.1.18 总线转向时间和包间延时139
7.1.19 最大的端到端信号延时140
7.1.20 支持的测试模式141
7.2 功率分配142
7.2.1 设备类型142
7.2.2 电压降的预算146
7.2.3 挂起/恢复期间的电源控制147
7.2.4 动态的插入和拔出148
7.3 物理层149
第8章 协议层160
8.1 字节/位的顺序160
8.2 SYNC场160
8.3 包的场格式160
8.3.1 包的标识符场160
8.3.2 设备地址场161
8.3.3 帧号码场162
8.3.4 数据场162
8.3.5 循环冗余校验162
8.4 包的格式163
8.4.1 令牌包163
8.4.2 分离处理特殊令牌包164
8.4.3 帧开始包167
8.4.4 数据包168
8.4.5 握手包168
8.4.6 握手响应169
8.5 处理包序列171
8.5.1 通过PING流控制限制NAK176
8.5.2 批量处理179
8.5.3 控制传输183
8.5.4 中断处理186
8.5.5 同步处理187
8.6 数据触发同步和重试189
8.7 错误的检测和恢复192
第9章 USB设备的结构195
9.1 USB设备状态195
9.1.1 可见的设备状态195
9.1.2 总线枚举198
9.2 普通的USB设备操作198
9.2.1 动态的连接和拔出198
9.2.2 地址分配199
9.2.3 配置199
9.2.4 数据传输199
9.2.5 功耗管理199
9.2.6 请求的处理200
9.2.7 请求错误201
9.3 USB设备请求202
9.4 标准的设备请求203
9.5 描述符211
9.6 标准USB描述符的定义212
9.6.1 设备212
9.6.2 设备限定符214
9.6.3 配置214
9.6.4 其他速度配置216
9.6.5 接口216
9.6.6 接口集合217
9.6.7 端点218
9.6.8 字符串221
9.7 设备类型定义222
第10章 USB主机——硬件和软件223
10.1 USB主机概述223
10.2 主机控制器的要求226
10.3 软件机制概述229
10.4 主机控制器驱动程序233
10.5 通用串行总线驱动程序233
10.5.1 USBD概述233
10.5.2 USBD命令机制的要求235
10.5.3 USBD的管道机制237
10.5.4 通过USBD机制管理USB238
10.5.5 传递USB的预启动控制到操作系统240
10.6 操作系统环境指南240
第11章 集线器规范
11.1 概述241
11.1.1 集线器的体系结构241
11.1.2 集线器的连接242
11.2 集线器的帧/微型帧定时器243
11.2.1 高速微型帧定时器的范围244
11.2.2 全速的帧定时器范围244
11.2.3 帧/微型帧的定时器同步244
11.2.4 与帧抖动相关的微型帧抖动246
11.2.5 EOF1和EOF2定时点247
11.3 在帧结束处集线器的行为249
11.3.1 全速/低速最近的主机包249
11.3.2 无效的全速/低速包250
11.3.3 全速/低速处理的完成预报250
11.4 内部端口251
11.5 下行端口252
11.5.1 下行端口的状态描述253
11.5.2 断开连接检测定时器257
11.5.3 端口指示灯257
11.6 上行端口259
11.6.1 全速259
11.6.2 高速259
11.6.3 接收机259
11.6.4 发送机262
11.7 集线器中继器264
11.7.1 高速包连接264
11.7.2 集线器中继器状态机266
11.8 总线状态的评估268
11.8.1 端口错误268
11.8.2 速度检测269
11.8.3 冲突269
11.8.4 低速端口的行为269
11.9 挂起和恢复270
11.10 集线器的复位行为272
11.11 集线器端口的电源控制272
11.12 集线器控制器274
11.12.1 端点的组成274
11.12.2 集线器的信息体系结构和操作274
11.12.3 端口变化信息的处理275
11.12.4 集线器和端口状态变化的位映像276
11.12.5 过电流报告和恢复277
11.12.6 枚举处理277
11.13 集线器的配置277
11.14 处理转换器279
11.14.1 概述279
11.14.2 处理转换器的调度281
11.15 分离处理的符号信息282
11.16 公共的分离处理状态机285
11.16.1 主机控制器状态机285
11.16.2 处理转换器状态机288
11.17 批量/控制处理转换器概述293
11.17.1 批量/控制分离处理序列294
11.17.2 批量/控制分离处理状态机299
11.17.3 批量/控制序列305
11.17.4 批量/控制缓冲要求305
11.17.5 其他批量/控制细节305
11.17.6 批量/控制包串扰的处理306
11.18 周期性分离处理管道和缓冲器管理306
11.18.1 最好情况下的全速预算306
11.18.2 TT微型帧管道306
11.18.3 产生全速帧307
11.18.4 主机分离处理预设要求308
11.18.5 TT响应的产生310
11.18.6 TT周期处理操作要求311
11.18.7 TT处理跟踪312
11.18.8 TT完成分离处理状态查找313
11.19 TT缓冲空间要求的大概值315
11.20 中断处理转换概述315
11.20.1 中断分离处理序列315
11.20.2 中断分离处理状态机317
11.20.3 中断OUT序列322
11.20.4 中断IN序列323
11.21 同步处理转换概述324
11.21.1 同步分离处理序列325
11.21.2 同步分离处理状态机327
11.21.3 同步OUT序列331
11.21.4 同步IN序列332
11.22 TT错误处理332
11.22.1 TT与HS SOF丢失同步333
11.22.2 TT帧和微型帧定时器的同步要求333
11.23 描述符335
11.23.1 集线器类的标准描述符335
11.23.2 专用的类描述符——集线器描述符345
11.24 请求347
11.24.1 标准请求347
11.24.2 专用类的请求347
第12章 OTG规范
12.1 简介363
12.2 重要特性363
12.3 机械特性365
12.3.1 介绍366
12.3.2 Mini连接器的配对366
12.3.3 颜色编码366
12.3.4 设备、电缆和适配器的延时367
12.3.5 允许使用的连接器和电缆368
12.4 电气要求385
12.4.1 A设备的电气要求385
12.4.2 B设备的电气要求387
12.4.3 会话请求协议388
12.4.4 电气特性391
12.4.5 设备时序392
12.5 主机交换协议397
12.5.1 介绍397
12.5.2 描述的优先权397
12.5.3 HNP概述397
12.5.4 OTG描述符399
12.5.5 SetFeature命令399
12.5.6 状态机参数401
12.5.7 时序小结405
12.5.8 状态图406
附录A处理举例
A.1 批量/控制OUT和SETUP处理举例413
A.2 批量/控制IN处理举例437
A.3 中断OUT处理举例461
A.4 中断IN处理举例480
A.5 同步OUT分离处理举例502
A.6 同步IN分离处理举例511
附录B关于状态机的范例声明
B.1 全局声明524
B.2 主机控制器声明527
B.3 处理转换器声明530
附录C复位协议状态图表
C.1 下行口状态图536
C.2 上行口状态图538
附录D相关芯片及开发工具
D.1 PDIUSBD12——带并行总线的USB接口器件542
D.2 ISP1581——高速USB接口器件543
D.3 ISP1161——USB主机控制器和设备控制器544
D.4 ISP1362/1363——USB OTG器件545
D.5 ISP1301——USB OTG器件546
D.6 USBbus 1.1分析仪 & USB Analyser 1.1软件547
D.7 USBbus 2.0分析仪 & USB Analyser 2.0软件548
D.8 PDIUSBD12大容量存储器开发板548
D.9 PDIUSBD12 SMART开发板549
D.10 DP1581单片机与USB 2.0综合仿真实验仪549