Linux-USB驱动笔记（一）

谁践踏了优雅 2022-09-09 04:45 212阅读 0赞

### 这里写目录标题 ###

*  1、前言
 *  2、USB简介
 *  3、USB版本速率对比
 *  4、USB总线
 *   *  4.1、USB2.0
     *  4.2、USB3.0
 *  5、USB控制器类型

# 1、前言 #

USB的驱动非常的复杂，一下子去看源码也是一头雾水，下面记录下学习USB驱动的过程，后续也会有几篇笔记连续起来。

# 2、USB简介 #

USB，是英文Universal Serial Bus（通用串行总线）的缩写，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应用在PC领域的接口技术。

USB为解决即插即用需求而诞生，支持热插拔。USB协议版本有USB1.0、USB1.1、USB2.0、USB3.0等，以及正在即将到来的USB4.0。，USB2.0，USB3.0目前应用比较广泛了。

由于USB是主从模式的结构，设备与设备之间、主机与主机之间不能互连，为解决这个问题，扩大USB的应用范围，出现了USB OTG（ON The Go）。USB OTG 同一个设备，在不同的场合下可行在主机和从机之间切换。

# 3、USB版本速率对比 #

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>USB版本</th> 
   <th>最大传输速率</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>USB 1.0</td> 
   <td>1.5Mbps(192KB/s) 低速(Low-Speed)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>USB 1.1</td> 
   <td>12Mbps(1.5MB/s) 全速(Full-Speed)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>USB 2.0</td> 
   <td>480Mbps(60MB/s) 高速(High-Speed)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>USB 3.0（USB 3.1 Gen 1）</td> 
   <td>5Gbps(500MB/s) 超高速(Super-Speed)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>USB 3.1 Gen 2</td> 
   <td>10Gbps(1280MB/s) 超高速+(Super-speed+)</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

USB1.0：USB 规范于 1995 年第一次发布，由 Inter、IBM、Microsoft 等公司组成的 USB-IF(USB Implement Forum)组织提出。USB-IF 与 1996 年正式发布 USB1.0，理论速度为 1.5Mbps。1998 年 USBIF 在 USB1.0 的基础上提出了 USB1.1 规范。

USB2.0：USB2.0 依旧由 Inter、IBM、Microsoft 等公司提出并发布，USB2.0 分为两个版本:Full-Speed 和 High-Speed，也就是全速(FS)和高速(HS)。USB2.0 FS 的速度为 12Mbps，USB2.0HS 速度为 480Mbps。目前大多数单片机以及低端 Cortex-A 芯片配置的都是 USB2.0 接口，USB2.0 全面兼容 USB1.0 标准。

USB3.0：USB3.0 同样有 Inter 等公司发起的，USB3.0 最大理论传输速度为 5.0Gbps，USB3.0引入了全双工数据传输，USB2.0 的 480Mbps 为半双工。USB3.0 中两根线用于发送数据，另外两根用于接收数据。在 USB3.0 的基础上又提出了 USB3.1、USB3.2 等规范，USB3.1 理论传输速度提升到了 10Gbps，USB3.2 理论传输速度为 20Gbps。为了规范 USB3.0 标准的命名，USB-IF 公布了最新的 USB 命名规范，原来的 USB3.0 和 USB3.1 命名将不会采用，所有的 3.0 版本的 USB 都命名为 USB3.2，以前的 USB3.0、USB3.1 和 USB3.2 分别叫做 USB3.2 Gen1、USB3.2Gen2、USB3.2 Gen 2X2。

USB4.0：目前还在标准定制中，目前还没有设备搭载，据说是在 Inter 的雷电 3 接口上改进而来。USB4.0 的速度将提升到了 40Gbps，最高支持 100W 的供电能力，只需要一根线就可以完成数据传输与供电，极大的简化了设备之间的链接线数，期待 USB4.0 设备上市。

# 4、USB总线 #

## 4.1、USB2.0 ##

USB2.0总线采用4芯的屏蔽线，一对差分线(D+, D-)传输信号，另一对(VBUS, 电源线) 传输+5v的直流电。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5LiA5Y-q6Z2S5pyo5ZGA_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
USB A 插头从左到右线序依次为 1,2,3,4，第 1 根线为 VBUS，电压为5V，第 2 根线为 D-，第 3 根线为 D+，第 4 根线为 GND。USB 采用差分信号来传输数据，因此有 D-和 D+两根差分信号线。大家仔细观察的话会发现 USB A 插头的 1 和 4 这两个触点比较长，2 和 3 这两个触点比较短。1 和 4 分别为 VBUS 和 GND，也就是供电引脚，当插入 USB 的时候会先供电，然后再接通数据线。拔出的时候先断开数据线，然后再断开电源线。

USB 是一种支持热插拔的总线接口，使用差分线(D-和 D+)来传输数据，USB 支持两种供电模式：总线供电和自供电，总线供电就是由 USB 接口为外部设备供电，在 USB2.0 下，总线供电最大可以提供 500mA 的电流。

## 4.2、USB3.0 ##

USB3.0设计了9条内部线路，除了VBUS、电源线、屏蔽线之外，其余3对都是数据传输线路。其中保留了D+与D-这两条兼容USB2.0的线路，新增了SSRX与SSTX专用的USB3.0所设的线路

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>针脚</th> 
   <th>名称</th> 
   <th>颜色</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td>VCC</td> 
   <td>红</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>2</td> 
   <td>D-</td> 
   <td>白</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>3</td> 
   <td>D+</td> 
   <td>绿</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>4</td> 
   <td>GND</td> 
   <td>黑</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>5</td> 
   <td>SSRX-</td> 
   <td>蓝</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>6</td> 
   <td>SSRX+</td> 
   <td>黄</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>7</td> 
   <td>GND_GRAIT</td> 
   <td>黑</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>8</td> 
   <td>SSTX-</td> 
   <td>紫</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>9</td> 
   <td>SSTX+</td> 
   <td>橙</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

# 5、USB控制器类型 #

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>USB类型</th> 
   <th>接口标准</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>USB1.0</td> 
   <td>OHCI 、UHCI</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>USB2.0</td> 
   <td>EHCI</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>USB3.0</td> 
   <td>xHCI</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  **OHCI**( Open Host Controller Interface ) 这是一种 USB 控制器标准，厂商在设计 USB控制器的时候需要遵循此标准，用于 USB1.1 标准。OHCI 不仅仅用于 USB，也支持一些其他的接口，比如苹果的 Firewire 等，OHCI 由于硬件比较难，所以软件要求就降低了，软件相对来说比较简单。OHCI 主要用于非 X86 的 USB，比如扩展卡、嵌入式 USB 控制器。
 *  **UHCI** 全称是 Universal Host Controller Interface，UHCI 是 Inter 主导的一个用于 USB1.0/1.1的标准，与 OHCI 不兼容。与 OHCI 相比 UHCI 硬件要求低，但是软件要求相应就高了，因此硬件成本上就比较低
 *  **EHCI**全称是 Enhanced Host Controller Interface，是 Inter 主导的一个用于 USB2.0 的 USB控制器标准。兼容 EHCI 标准。EHCI 仅提供USB2.0 的高速功能，至于全速和低速功能就由 OHCI 或 UHCI 来提供。
 *  **xHCI**( eXtensible Host Controller Interface )，是最新的USB3.0的接口标准，它在速度、节能、虚拟化等方面都比前面3中有了较大的提高。xHCI 支持所有种类速度的USB设备（USB 3.0 SuperSpeed, USB 2.0 Low-, Full-, and High-speed, USB 1.1 Low- and Full-speed）。xHCI的目的是为了替换前面三种（UHCI/OHCI/EHCI）。

[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5LiA5Y-q6Z2S5pyo5ZGA_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220829/a18117d2e0d04be2aacb836912fb1323.png