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第1章 引言1

1.1 什么是USB1

1.1.1 USB的孕育1

1.1.2 USB的含义2

1.2 USB的用途4

1.3 USB的布局5

1.4 USB设备7

1.4.2 USB调制解调器8

1.4.1 USB显示器8

1.4.3 USB视频相机和输入设备9

1.4.4 USB键盘、鼠标和游戏杆9

1.4.5 USB集线器10

1.4.6 USB音箱10

1.4.7 USB声卡11

1.4.8 USB扫描仪11

1.4.9 USB打印机11

1.4.12 USB转接设备12

1.4.10 USB软驱12

1.4.11 USB网卡12

第2章 计算机总线概论14

2.1 总线概念14

2.1.1 系统总线16

2.1.2 外部总线16

2.2 串行总线和并行总线的比较17

2.2.1 并行接口18

2.2.2 串行接口18

2.3 总线标准19

2.3.1 PC/XT总线、ISA(AT)总线及EISA总线20

2.3.2 PCI总线21

2.3.3 AGP总线22

2.4 流行总线的性能比较24

2.4.1 其它几种系统总线24

2.4.2 其它几种串行总线25

3.1 概述28

第3章 USB总线规范28

3.2 应用范围分类29

3.3 USB的特点30

3.4 USB与IEEE 1394的比较32

3.5 有关USB的几个重要概念33

第4章 USB总线体系结构35

4.1 USB系统描述35

4.1.1 总线拓扑结构36

4.2 物理接口37

4.2.1 电气特性37

4.2.2 机械特性37

4.3 电源38

4.3.1 功率分配38

4.3.2 电源管理38

4.4 总线协议38

4.6 系统配置39

4.5.2 差错控制39

4.5 稳定性39

4.5.1 差错检测39

4.6.1 插入USB设备40

4.6.2 拆除USB设备40

4.6.3 总线枚举40

4.6.4 层间关系40

4.7.2 批量数据传输41

4.7.3 中断数据传输41

4.7.1 控制信息传输41

4.7 数据流类型41

4.7.4 同步传输42

4.7.5 分配USB带宽42

4.8 USB设备42

4.8.1 设备特征42

4.8.2 设备描述43

4.9 USB主机:硬件和软件44

第5章 USB数据流模型46

5.1 开发人员观点46

5.2.2 USB设备48

5.2.1 USB主机48

5.2 总线构成48

5.2.3 物理总线拓扑结构49

5.2.4 逻辑总线拓扑结构50

5.2.5 客户软件50

5.3 USB通信流50

5.3.1 设备端点52

5.3.2 管道53

5.4 传输类型55

5.5 控制传输56

5.5.1 数据格式56

5.5.2 分组尺寸限制56

5.5.3 总线访问限制57

5.6 同步传输59

5.6.1 数据格式和方向60

5.6.2 分组尺寸限制60

5.7.1 数据格式61

5.7 中断传输61

5.6.3 总线访问限制61

5.6.4 数据顺序61

5.7.2 方向62

5.7.3 分组尺寸限制62

5.7.4 总线访问限制62

5.8.1 数据格式64

5.8.2 方向64

5.8 批量传输64

5.7.5 数据顺序64

5.8.3 分组尺寸限制65

5.8.4 总线访问限制65

5.8.5 数据顺序66

5.9 总线传输访问66

5.9.1 传输管理67

5.9.2 跟踪处理操作69

5.9.3 计算总线操作时间70

5.9.4 计算功能模块/软件中的缓冲区大小72

5.9.5 回收总线带宽72

5.10 对同步传输的特殊考虑73

5.10.1 非USB同步应用实例74

5.10.2 USB时钟模型76

5.10.3 时钟同步76

5.10.4 同步设备78

5.10.5 数据预缓存84

5.10.6 SOF跟踪85

5.10.7 差错控制85

5.10.8 为速率匹配而进行缓存操作86

6.1 机械规范概述88

第6章 USB总线机械规范88

6.2 尺寸要求89

6.3 USB电缆89

6.3.1 电缆规范89

6.3.2 连接器(A系列)91

6.3.3 连接器(B系列)96

6.3.4 串行总线图标96

6.3.5 插头/插座机械和电气要求100

6.4 电缆压降要求104

6.6 接地技术105

6.7 信息调整105

6.5 传播时延105

第7章 USB总线电气特性106

7.1 信号107

7.1.1 USB驱动器特性107

7.1.3 信号终端109

7.1.4 信号电平109

7.1.2 接收器特性109

7.1.5 数据编码/解码116

7.1.6 比特填充116

7.1.7 同步方式118

7.1.8 超始的帧时间间隔和帧调整能力118

7.1.9 数据信号速率118

7.1.10 数据信号上升和下降时间119

7.1.11 数据源信号119

7.1.12 集线器信号时序120

7.1.13 接收器数据抖动122

7.1.15 总线转向时间/分组间时延123

7.1.14 电缆时延123

7.1.16 端到端最大信号时延124

7.2 功率分配124

7.2.1 设备类型125

7.2.2 电压下降预算129

7.2.3 功率控制129

7.2.4 动态插拔130

7.3.2 总线定时/电气特性131

7.3 物理层131

7.3.1 环境131

7.3.3 时序波形135

第8章 协议层137

8.1 比特安排137

8.2 SYNC域137

8.3 分组域格式138

8.3.1 分组标识域138

8.3.5 数据域139

8.3.4 帧标号域139

8.3.2 地址域139

8.3.3 端点域139

8.3.6 循环冗余检验140

8.4 分组格式140

8.4.1 令牌分组141

8.4.2 帧开始分组141

8.4.3 数据分组141

8.4.4 握手分组142

8.4.5 握手响应142

8.5 处理格式144

8.5.1 批量处理操作144

8.5.2 控制传输145

8.5.3 中断处理操作147

8.5.4 同步处理操作148

8.6 数据触发同步和重试149

8.6.1 通过SETUP令牌进行初始化149

8.6.3 数据被破坏或不能接受150

8.6.2 成功的数据处理操作150

8.6.4 破坏了的ACK握手分组151

8.6.5 低速处理操作151

8.7 差错检测和恢复153

8.7.1 分组差错分类153

8.7.2 总线转向时间153

8.7.3 假EOP154

8.7.4 串扰和活性损失恢复155

第9章 USB设备结构156

9.1 USB设备状态156

9.1.1 可见的设备状态157

9.1.2 总线枚举159

9.2 通用USB设备操作160

9.2.1 动态连接和拆除160

9.2.2 地址分配160

9.2.3 配置160

9.2.5 功率管理161

9.2.4 数据传输161

9.3 USB设备请求162

9.4 标准设备请求163

9.5 描述符169

9.6 标准USB描述符定义170

9.6.1 设备170

9.6.2 配置171

9.6.3 接口173

9.6.4 端点174

9.6.5 字符串175

9.7 设备类型定义175

9.8 设备通信176

第10章 USB主机:硬件和软件181

10.1 USB主设备概述182

10.1.1 控制机制185

10.1.2 数据流185

10.1.3 搜集状态和性能统计信息185

10.2.1 状态控制186

10.2 主控制器请求186

10.1.4 电气接口考虑186

10.2.2 串行器/解串器187

10.2.3 帧产生187

10.2.4 数据处理187

10.2.5 协议引擎188

10.2.6 传输差错控制188

10.3 软件机制概述188

10.3.1 设备配置189

10.3.3 数据传输191

10.3.2 资源管理191

10.3.4 公共数据定义192

10.4 主控制器驱动程序192

10.5 通用串行总线驱动程序193

10.5.1 概述193

10.5.2 USBD命令机制要求195

10.5.3 USBD管道机制197

10.5.4 利用USBD机制来管理USB199

10.6 操作系统环境指南201

第11章 集线器规范202

11.1 概述203

11.2 设备特性203

11.2.1 集线器体系结构203

11.2.2 集线器连接204

11.2.3 集线器端口状态205

11.2.4 总线状态鉴定209

11.2.5 全速率和低速率行为比较210

11.2.6 集线器状态操作211

11.3 集线器I/O缓冲区要求213

11.3.1 上拉和下拉电阻214

11.3.2 边沿变化率控制215

11.4 集线器故障恢复机制215

11.4.1 集线器控制器故障恢复215

11.4.2 假EOP215

11.4.3 中断器故障恢复216

11.4.4 集线器帧定时器216

11.4.5 靠近EOF时的集线器动作217

11.5.1 全局挂起和重新开始220

11.5 挂起和重新开始220

11.5.2 选择性挂起和重新开始223

11.6 USB集线器复位操作227

11.6.1 集线器在根端口上接收复位信号227

11.6.2 端口复位228

11.6.3 电源供给和复位时延228

11.7 集线器电源分配要求229

11.8.1 集线器信息体系结构和操作230

11.8 集线器端点组织230

11.8.2 端口变化信息处理231

11.8.3 集线器和端口状态变化位图231

11.9 集线器配置234

11.10 集线器端口电源控制234

11.11 描述符234

11.11.1 标准描述符235

11.11.2 集线器描述符235

11.12.2 专用类型请求237

11.12 请求237

11.12.1 标准请求237

第12章 USB产品开发和驱动程序设计246

12.1 Windows世界中的USB设备246

12.1.1 Windows 95中的USB设备247

12.1.2 Windows 98中的USB设备249

12.1.3 Windows 98环境下的IEEE 1394设备251

12.2 USB硬件产品开发252

12.2.1 设计选择254

12.2.2 USB设备实现举例258

12.3 USB设备驱动程序设计260

12.3.1 Windows USB驱动程序接口261

12.3.2 USBDI的IOCTL264

12.3.3 USBDI结构定义265

12.4 URB的定义268

附录A USB字汇表270

附录B 网络资源279