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基本信息

GJB 4955-2003
通用串行总线(USB)
Universal serial bus
2003-07-21
2003-10-01
有效
肖翠云;王锦秀;高建;肖双成;张顺昌;冯惠;
总参第六十一研究所;中国电子技术标准化研究所;总参自动化工作站;
中国人民解放军总参谋部通信部
中国人民解放军总参通信部标准计量办公室
中国人民解放军总装备部
集线器中继器;主机控制器;描述符;事务;端口
【范围】 本标准规定了通用串行总线(简称USB)结构 1) 、数据流模型、相关属性和协议要求。 本标准适用于微型计算机和与之相连接的具有USB接口的所有设备,也适用于开发产品及相关软 件。
【与前一版的变化】

包含术语

有效设备加电并且不处于挂起状态的设备。
异步数据在等待时间要求不严格的情况下,以不规则间隔传送的数据。
异步速率适应速率适应过程的入数据速率Fsi和出数据速率FSO是无关的(即没有共享主时钟)。
异步取样速率转换取样速率的转换过程的入取样速率Fsi和出取样速率Fso是无关的(即没有共享主时钟)。
大结尾法是一种存储数据的方法,它将多字节值中最高有效的字节存放在存储器低位地址中。例如用大结尾 法格式存储一个16位整数,在高位地址存放最低有效字节,在低位地址存放最高有效字节。
位填充在数据流中插入“0”位以引起数据线路中的电子跃变,并允许锁相回路(PLL)保持被锁相状态。
批量传输USB四种传输类型之一。批量传输是非周期的、大量的猝发性通信,一般可使用任一可用的带宽 传送,也可以是被延迟传送直到有可用的带宽为止。
总线枚举检测和标识USB设备。
客户程序主机上的驻留软件,它与USB系统软件相互作用,以安排功能块与主机间的数据传送。客户程序 通常是传送数据的数据提供者和使用者。
配置软件主机软件的驻留软件,它负责配置USB设备。它可以是系统配置软件,也可以是专用于设备的软 件。
控制端点由控制管道使用的一对设备端点,它有着相同的端点号。控制端点两个方向都可传送数据,因此使 用设备地址的端点方向和端点号的组合。每个控制端点使用了两个端点地址。
控制管道结构与报文管道相同。见3.1.57。
控制传输USB四种传输类型之一。控制传输支持客户和功能块之间的配置/命令/状态类型的通信。
循环冗余检验(CRC)一种对数据进行的检验,以确定在发送、读或写数据时是否出现错误。其CRC检验结果一般与被 检验的数据一同存储或传送,存储或传送的结果与对数据计算的CRC进行比较,以确定是否出错。
默认地址此地址由USB规范所定义,它是USB设备初始加电或复位时所使用的地址。默认地址为OOH。
默认管道USB系统软件所创建的报文管道,其作用是在主机和USB设备端点0之间传递控制和状态信息。
设备执行功能的逻辑或物理实体。所描述的实际设备(device)依赖于上下关系。设备可以是物理的、 电气的,寻址的和逻辑的。 当没有明确指出时,USB设备是指集线器或功能块。
设备地址表示USB某一设备地址的7位值。当USB设备初始加电或复位时,设备地址为默认地址(OOH)。 USB系统软件给每个设备都分配了唯一的地址。
设备端点是USB设备的唯一可寻址部分,它是在主机和设备之间通信流的信息源或宿。
设备资源USB设备提供的资源,例如缓冲器空间和端点。
下行从主机出来或远离主机的数据流方向。下行端口是电气上离主机最远的集线器上的端口,而该主机 产生离开集线器的下行数据流。下行端口接收上行数据流。
驱动器(驱动程序)当指的是硬件时,是驱动外部负载的Ⅰ/O基座。当指的是软件时,是负责与硬件设备相接的程序, 也就是设备的驱动程序。
双字长度是两个字的数据元(即4字节或32位)。 2
动态插入与拆卸当主机处于运行状态时,连接与拆卸设备的能力。
端用户主机的用户。
端点地址USB设备端点号与端点方向的组合。每个端点地址支持一个方向的数据传送。
端点方向USB的数据传送方向。方向可以是“输入(IN)”或“输出(OUT)”。“输入”指的是去往主机的 传送;“输出”指的是来自主机的传送。
端点号从OH到FH间的四位值(包括OH和FH),与USB设备上的端点有关。
包络线检波器USB设备内部的电子线路,它监视USB数据线路和检测与信号特性有关的电压。
眼图提供USB信号最小和最大电压电平的一种表示,以及信号抖动。
假 EOP通常是由噪音引起的假事件而被包接收器解释为EOP。
设置在全速/低速总线上的l ms时基。
帧模式表明在每帧所发送的取样数中显示出重复模式的帧序列。
全双工同时在两个方向上实现的计算机数据传输。
全速USB以12 Mbit/s的速度运行。
功能块可为主机提供-种能力的USB设备。
握手包应答或拒绝特定状态的包。
高带宽端点一种高速设备端点,它的传输速度介于1024字节~3073字节/微帧之间。
高速USB以480 Mbit/s的速度运行。
主机安装USB主机控制器的主计算机系统。它包括主机硬件平台和所使用的操作系统。
主机控制器主机的USB接口。
主机控制器驱动器主机控制器硬件的抽象体。主机控制器驱动器提供一个与主机控制器相互作用的系统编程接口 (SPI)。主机控制器驱动器包含了主机控制器硬件实现的特性。
主机资源主机所提供的资源,诸如缓冲空间和中断。
集线器为USB系统提供附加连接的-种USB设备。
集线器层增加在主机和功能块之间的通信路径中的USB链接数。见图l。
中断传输USB四种传输类型之一。中断传输的特征是少量数据、非周期、低频和有限等待时间。中断传输 通常用于处理服务需求。
输入/输出请求包软件客户能识别的请求。用于软件客户(在主机上的)和设备端点之间在适当的方向上移动数据。
等时数据一种数据流,其定时由发送速率所隐含。
等时设备按USB规范所定义、带有等时端点的实体,它发送或接收取样的模拟数据流或同步数据流。
等时接收端点能接收主机发出的等时数据流的端点。
等时源端点能够产生等时数据流并将它发送至主机的端点。
等时传输USB四种传输类型之一。当以等时数据工作时,使用等时传输。等时传输在主机和设备之间提供 周期、连续的通信。
抖动由于机械或电气的变化而造成的失去同步趋势。更明确的说是在传输媒体上数字脉冲的相位漂移。
小结尾法一种存储数据的方法。它将多字节值中最低有效字节存放在存储器的低位地址中。例如,用小结尾 格式存储一个16位整数,在低位地址存放最低有效字节,在下一个地址存放最高有效字节。
动作丢失由有SOP而没有一个对应的EOP的情况所表征的总线活动丢失
低速IJSB以1.5 Mbit/s的速度运行。
报文管道用请求/数据/状态方式传送数据的双向管道。数据具有可利用的结构,使得允许请求被可靠地标识 和传送。
微帧设置在高速总线上的125 μ s时基。
不归零翻转串行数据编码的方法,用“1”和“0”分别表示相反的、交替的高电压或低电压,而在编码位之间 并不回到零电位。因此不需要时钟脉冲。
客体表示USB实体的主机软件或数据结构。
传输时按组组织的一群数据。包通常包含三种要素:控制信息(如源地址、目的地址和长度)、待 传送的数据和差错检测及校正位。
包缓冲器USB设备所使用的逻辑缓冲器,用于发送或接收单个包。它决定设备可发送或接收的包的最大长4度。
包标识USB包中的一个字段,它表明包的类型,由此推出包的格式和适用于包的差错检测类型。
阶段一个事务有三个阶段:令牌、数据和握手包。
锁相回路相位检测的电路,使振荡器保持与输入频率同相位。
管道表示设备中的端点和主机上的软件之间联系的一种逻辑抽象体。管道有几种属性;管道可以传送流 数据(流管道)或报文数据(报文管道)。
轮询依次向多路设备询问是否有数据需要发送。
端口通向/离开系统或电路的访问点。对USB,是连接USB设备的点。
加电复位加电时,将存储设备、寄存器或内存恢复到预定状态。
可编程数据速率或者是固定的数据速率(单一频率端点),即限定的数据速率数(32kHz,44.1 kHz,48kHz……) 或是连续可编程数据速率。端点的确切的可编程能力必须在恰当的特定类端点描述符中加以表述。
速率适应以Fsi取样的入数据流转换成以Fs。取样的出数据流的过程,伴随着一定的质量损失,这种质量损 失用速率适应算法确定。其过程需要差错控制机制。Fsi和Fs,,可以是不相等的和异步的。 Fsi是RA的入数据速率,Fs。是RA的出数据速率。
退出表示完成一次传送服务,并通知相应软件客户任务完成的动作。
根集线器直接连接到主机控制器上的USB集线器。这个集线器(层1)被连接到主机上。
根端口根集线器上的下行端口。
样本端点的-种性质。在端点操作中数据的最小单元。
取样速率每秒取样数量,用Hz表示。
取样速率转换用于取样模拟数据流RA过程的一种专用实现技术。在这里内插技术取代了差错控制机制。
服务由系统编程接口(SPI)所提供的过程。
服务间隔连续请求USB端点发送或接收数据之间的时间周期。
服务抖动服务交付时间与它计划交付的时间之间的歪斜。
服务速率每单位时间提供给指定端点的服务数。
拆分事务由主机控制器和集线器支持的一种事务类型。这种事务类型允许全速和低速设备连接到高速运行的 集线器上。
由控制传输组成的序列的一部分。包括设置段、数据段和状态段。
帧开始每个帧/微帧中的第一个事务。SOF允许每个端点判别帧,微帧的开始,并使内部端点时钟与主机同 步。
流管道用非定义的USB结构传送取样数据流的管道。
同步类型以一个等时端点与其它等时端点的连接能力为特征的分类。
同步RARA过程的入数据速率Fsi与出数据速率Fso,出自于同一主时钟。Fsi和Fs。之间有着固定关系。
同步SRCSRC过程的入取样速率Fsi与出取样速率Fso,出自于同一主时钟。Fsi与Fso之间有着固定的关系。
系统编程接口为系统软件提供服务定义的接口。
终端匹配连接在电缆末端的无源元件,以防止信号被反射或回送。
时分多路复用在一个通信媒体上同时发送多种信号(数据、声音或视象)的方法,它是通过交错发送每个信号 的片段来实现的。
时域反射仪能测量USB信号线路阻抗特性的-种仪器。
超时在某个预定时间间隔内,检测到缺少总线活动。
令牌包包的-种类型,它用于标识总线上将进行何种事务。
事务将服务交付给某一端点;由令牌包、附加的数据包和附加的“握手”包组成。根据事务类型允许或 要求特定类型的包。
事务变换器USB集线器的一个功能部件。事务变换器响应特定的高速事务并利用已连接的下行边沿端口的全 速/低速设备把它们变换为全速/低速事务。
传送一项或多项总线事务在软件客户和其功能块之间移动信息。
传输类型确定软件客户与其功能块之间数据流的特性。定义四种传输类型:控制传输、中断传输、批量传输 和等时传输。
周转时间为防止在USB上发生冲突,设备在接收了一个包之后等待开始发送另一个包所需的时间。周转时 间取决于电缆长度和传播延迟特性以及USB上发送设备与其它设备相对位置。
通用串行总线驱动程序主机驻留的软件实体,它负责向一个或多个主机控制器正在操纵一个或多个功能块的客户程序提供 公共服务。
通用串行总线资源由USB提供的资源,如带宽和电源。
上行数据流朝着主机的方向。上行端口指的是设备在电气上离主机最近的端口,它产生离开集线器的上 行数据流。上行端口接收下行数据流。
虚拟设备由软件接口层所表示的设备。

包含缩略语

ACK确认
CRC循环冗余校验
EOF帧结束
EOP包结束
IRP输入/输出请求包
NAK否定应答
NRZI不归零翻转
PID包标识
PLL相位锁定环
POR电源重新起动
RA速率适应
SOF帧开始
SOP包开始
SPI系统编程接口
SRC取样速率转换
TDM时分多路复用
TDR时域反射仪
USB--IF--USB实现者论坛

引用文件/被引文件

电线电缆电性能试验方法
电子设备用机电元件 基本试验规程及测量方法
插入式电子元器件插座及其附件总规范
建筑材料燃烧性能分级方法
信息技术 通用多8位编码字符集(UCS) 第1部分:体系结构与基本多文种平面
接地、搭接和屏蔽设计的实施
电子设备和设施的接地、搭接和屏蔽设计指南
各种电气装置和设备中零部件用塑料材料的可燃性试验标准
短波数字化抗干扰系列电台接口要求
车载式机动指挥所公用系统接口
高速网络圆形电连接器通用要求
军用加(运)油车电子控制系统通用规范

相关标准

飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线
数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线
舰船系统界面要求电子信息命令/应答式位总线
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舰船系统界面要求 电子信息数字数据输入/输出串行传输
舰船系统界面要求 电子信息命令/响应式时分制多路复用光纤数据总线
并行互连(PI)总线
外设部件互连(PCI)总线
线性令牌传递多路数据总线有效性测试方法

包含图表

应用空间分类
总线拓扑
USB电缆
典型的集线器
桌面计算机环境的集线
USB主机和设备连接简
USB的连接
USB主机的组成
物理设备的组成
USB物理总线拓扑
高速系统中的多个全速
USB逻辑总线拓扑
客户软件与功能块的关
USB主机/USB设备详图
USB通信流
低速控制传输极限值
全速控制传输极限值
高速控制传输极限值
全速等时事务极限值
高速等时事务极限值
低速中断事务极限值
全速中断事务极限值
高速中断事务极限值
全速批量事务极限值
高速批量事务极限值
端点描述符的wMaxPack
对于等时IN高带宽端点
对于等时OUT高带宽端
从客户软件到总线的US
通信流的传送
关于事务/帧/微帧的IR
高速
高速
全速
全速(输出
低速(输入
低速(输出):
非USB等时实例
USB全速等时应用
同步特征
测量时间
发送和接收连接实例
连接要求
数据预缓冲
速率匹配等时传输的包
带键连接器协议
USB标准可插拔式电缆
USB全速硬连线电缆组
USB低速硬连线电缆组
USB图标
典型的USB插头定位
USB连接器终端分配
USB“A”系列插座接口
USB“B”系列插座接口
USB“A”系列插头接口
USB“B”系列插头接口
典型高速,全速电缆结
电源线
信号线
加蔽信号线
电缆公称直径
导线电阻
USB电气、机械和环境
USB电气、机械和环境
USB电气、机械和环境
单排针插型“A”系列
双排插针型“A”系列
单排插针型“B”系列
高速收发器电路实例
图39实例中功能部件的
0 USB信号传输的最大
全速CMOS驱动器电路实
全速缓冲器的V/I特性
高速收发器的全速缓冲
全速信号波形
低速驱动器信号波形
数据信号上升和下降时
全速负载
低速端口负载
测量平面
发送器/接收器测试装
样板1
样板2
样板3
样板4
样板5
样板6
低速/全速差分输入敏
全速设备电缆和电阻的
低速设备电缆和电阻的
最佳边沿速率控制电容
高速加载等效电路图
全速/低速信令电平
下行低速/全速端口收
高速信令电平
低速/全速设备断开检
全速/高速设备连接检
低速设备连接检测
接通电源和连接事件定
低速/全速包电压电平

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