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第1章 USB基础及协议概述1

1.1 简介2

1.1.1 背景2

1.1.2 USB的特点2

1.2 系统架构4

1.2.1 USB总线架构4

1.2.2 USB主机和设备5

1.2.3 USB分层结构6

1.2.4 USB物理连接7

1.2.5 USB2.0电气特性9

1.2.6 USB2.0设备速度的识别10

1.2.7 USB2.0电源11

1.3 USB2.0事务处理及数据传输12

1.3.1 包13

1.3.2 事务15

1.4 USB2.0数据传输类型15

1.4.1 控制传输16

1.4.2 批量传输19

1.4.3 中断传输21

1.4.4 同步传输22

1.5 USB2.0设备24

1.5.1 USB设备状态24

1.5.2 USB总线枚举27

1.5.3 描述符27

1.5.4 设备请求35

1.5.5 枚举过程38

1.6 USB2.0主机40

1.6.1 USB主机结构40

1.6.2 USB主控制器功能42

1.6.3 客户软件45

1.6.4 系统软件46

1.6.5 主控制器驱动程序48

1.6.6 总线驱动程序49

1.6.7 嵌入式USB主机控制器51

1.7 USB调试辅助工具51

1.7.1 Bus Hound52

1.7.2 Ellisys的USB Explorer系列52

1.7.3 LeCroy的Mercury系列54

第2章 USB硬件设计55

2.1 USB接口简介56

2.2 USB电气特性58

2.2.1 低速USB驱动器电气特性59

2.2.2 全速USB驱动器电气特性60

2.2.3 高速USB驱动器电气特性63

2.2.4 低速和全速接收器特性63

2.2.5 器件速度识别64

2.2.6 信号电平65

2.2.7 数据编码/解码66

2.2.8 电源分布68

2.2.9 电压跌落要求71

2.2.10 信号质量的评定72

2.3 USB电路设计72

2.3.1 设备73

2.3.2 主机74

2.3.3 OTG应用74

2.3.4 USB信号的防护75

2.3.5 信号完整性电路设计76

2.4 硬件电路常见的问题77

第3章 基于SDK的USB协议栈79

3.1 简介80

3.2 Device协议栈81

3.2.1 协议栈架构81

3.2.2 协议栈初始化流程82

3.2.3 协议栈工作流程86

3.2.4 协议栈接口90

3.2.5 控制器驱动接口94

3.2.6 HID类接口96

3.2.7 MSC类接口97

3.2.8 CDC类接口98

3.2.9 Audio类接口99

3.2.10 Video类接口100

3.3 Host协议栈101

3.3.1 协议栈架构101

3.3.2 协议栈初始化流程102

3.3.3 协议栈工作流程103

3.3.4 Host驱动接口107

3.3.5 控制器驱动接口112

3.3.6 HID类接口114

3.3.7 MSC类接口115

3.3.8 CDC类接口116

3.3.9 Audio类接口117

第4章 USB HID类应用开发118

4.1 简介119

4.1.1 什么是HID119

4.1.2 HID类119

4.1.3 子类及编码120

4.1.4 协议编码120

4.1.5 接口121

4.2 描述符及请求122

4.2.1 基础知识122

4.2.2 描述符126

4.2.3 请求132

4.3 代码实例138

4.3.1 工程关键文件及代码介绍138

4.3.2 运行工程查看结果143

4.3.3 枚举过程详细解析143

4.3.4 报告过程详细解析149

4.4 HID类的其他应用150

第5章 USB MSC类应用开发151

5.1 简介152

5.1.1 MSC设备的一般工作流程153

5.1.2 USB MSC协议简介154

5.2 请求及描述符155

5.2.1 MSC设备接口描述符155

5.2.2 MSC设备端点描述符156

5.2.3 MSC类标准请求156

5.2.4 Buck-Only Transport协议的数据流模型159

5.2.5 批量数据的传输具体细节162

5.3 代码实例172

5.3.1 MSC设备入门例程172

5.3.2 SD卡读卡器例程175

第6章 USB CDC类应用开发177

6.1 简介178

6.1.1 USB CDC类179

6.1.2 CDC类设备的组成179

6.2 请求及描述符180

6.2.1 CDC设备配置描述符180

6.2.2 通信接口描述符181

6.2.3 数据接口描述符185

6.2.4 CDC类请求186

6.3 代码实例188

第7章 USB Audio类应用开发191

7.1 简介192

7.1.1 音频接口集与音频接口关联193

7.1.2 音频接口类、子类及协议194

7.1.3 音频功能类别195

7.1.4 音频同步类型195

7.1.5 声道间同步196

7.1.6 音频功能拓扑197

7.1.7 编码与解码205

7.1.8 复制保护205

7.1.9 操作模型205

7.2 描述符、请求与中断207

7.2.1 描述符207

7.2.2 请求220

7.2.3 中断229

7.3 代码实例231

7.3.1 SDK USB音频类应用231

7.3.2 SDK USB音频类的实现232

第8章 USB组合类应用开发234

8.1 简介235

8.2 请求及描述符236

8.2.1 设备描述符的修改237

8.2.2 使用IAD时的用户编程模型237

8.2.3 接口联合描述符238

8.2.4 其他239

8.3 代码实例240

8.3.1 SDK中composite类例程240

8.3.2 U盘＋虚拟串口例程240

第9章 USB Hub应用开发243

9.1 简介244

9.2 请求与描述符245

9.2.1 标准描述符245

9.2.2 Hub描述符245

9.2.3 Hub请求246

9.3 SDK的实现248

9.3.1 主机识别Hub248

9.3.2 主机识别Hub上设备连接250

9.3.3 主机识别Hub上设备断开251

9.3.4 Hub转发传输252

第10章 USB兼容性测试260

10.1 简介261

10.2 测试要求261

10.2.1 测试设备262

10.2.2 测试软件264

10.3 电气测试流程265

10.3.1 低/全速USB测试265

10.3.2 高速USB测试271

10.3.3 主机高速信号测试277

10.4 常见问题和解决办法282

10.4.1 主设备信号质量测试282

10.4.2 USB信号布线283

10.4.3 ESD器件的影响284

10.4.4 USB收发器电气特性284

10.4.5 设备（全速）反向电压测试285

10.4.6 设备（全速）浪涌电流测试285

10.4.7 主机电压跌落测试286

参考文献288