USB协议栈是指在USB通信协议中,将不同层次的协议分开处理,实现模块化封装,从而提高软件开发效率和系统灵活性的技术。
USB协议栈中包含了7个不同的层级,如下:
- 应用层:应用程序通过操作系统提供的API与USB设备进行通信;
- 传输层:负责管理传输控制和可靠性;
- 网络层:负责处理逻辑地址、路由和寻址等问题;
- 会话层:负责建立连接和会话管理;
- 展示层:将数据表示成特定格式,使得不同系统之间可以互相理解;
- 数据链路层:负责数据的分段和组装、错误检测和纠正;
- 物理层:负责数据的传输和物理连接。
在Linux内核中,USB协议栈的实现主要包括了三个部分:USB Core、USB Host和USB Device。其中,USB Core负责USB协议栈的初始化、USB设备的插入和拔出等操作;USB Host提供了主机控制器的驱动程序,并管理USB Hub以及在Hub上连接的USB设备;USB Device提供了USB设备的驱动程序,使得USB设备可以被主机所识别和使用。
在USB通信协议中,数据传输的关键是URB(USB Request Block)。URB实际上就是一个数据包,包含了USB设备地址、端点地址、数据长度等信息。URB会经过USB协议栈的各层处理,最终到达目标设备,并等待设备返回应答。完成数据传输后,URB会再次进入USB协议栈,逐层处理并返回给应用程序。
总体来说,USB协议栈的实现和学习对于USB设备驱动程序开发和USB应用开发非常重要。通过USB协议栈的分层组织,可以极大地提高代码的可维护性和可扩展性,同时也可以更加清晰地理解USB通信协议的实现原理。
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