USB相关知识介绍

留念

　USB使用越来越广，关于USB的使用问题也越来越多，为了大概的认识USB，这里做一点简单的介绍。一、关于USB引线 USB1.0与USB2.0接口的形状如图：



　　可见它有4条引线，其中最外面2条为5V电源，中间2条为数据线。 USB3.0的接口形状如图：


　　它有2组引线分别在2个面上，上面的1组4条对应USB2.0，是为了兼容2.0。下面一组有5条引线，是3.0特有的。

　　二、USB常用参数

　　1、USB使用分层星型结构，第个星型结构的中心是集线器（HUB），与集线器连接的是星型结构上的端点，根集线器位于主机内。

　　2、USB可以串接包括根HUB在内的最多127个周边设备（或集线器）。

　　3、为保证USB规范定义的线缆电器要求，USB2.0线缆最长约为5M（4.9M），通过5个集线器，最远可提高到约30M。USB3.0线缆最长为2.7M，通过5个集线器，最远可提高到约15M。

　　4、USB支持4种总线速率：超高速（5Gbit/s）—USB3.0、高速(480Mbit/s)—USB2.0、全速(12Mbit/s)－USB1.0和低速(1.5Mbit/s)。

　　5、USB使用串行通信方式，USB3.0—双单工，USB2.0（1.0）—半双工。

　　6、USB设备的电源功耗：高功耗—USB2.0最大可达500MA，USB3.0最大可达900MA。某些端口只支持低功耗设置，电源被限制在—USB2.0<100MA，USB3.0<150MA。

　　三、USB传输类型

　　USB有4种传输类型：控制传输、批量传输、中断传输、等时传输。

　　1、控制传输用于设备的控制。

　　2、批量传输常用于U盘数据拷贝、打印数据传输、扫描仪数据接收等。

　　3、中断传输的典型应用包括键盘、鼠标、游戏控制器等，必须无延时传输的设备。

　　4、等时传输用于多媒体数据的实时传输。

　　四、USB通信原理

　　USB通信（除USB3.0外）均发生在主机和设备之间，所有的操作均由主机发起，设备只响应来自主机的通信。端点是主机上的设备数据缓冲区，用在存储收到和待发的数据。主机使用令牌包管理传输，IN令牌向端点请求数据，OUT令牌向端点发送数据。例如从U盘读取一段数据的过程为：主机OUT发读数据指令，设备准备数据发到指令端点，主机IN从端点读出数据。

　　五、USB设备驱动方式

　　Windows操作系统下的USB通信使用分层驱动程序模型。顶层是由操作系统指定给设备的用户驱动程序，应用程序通过与用户驱动程序通信来访问USB设备，每个设备及其连接的总线对应单独的驱动程序。

　　程序代码运行于“用户模式”或“内核模式”，USB设备必须拥有内核模式的用户驱动程序，并可为其补充用户模式的驱动程序。

　　五、USB数据截取

　　可使用软件截取USB通信数据并对数据进行分析。下图为截取的鼠标通信事件