USB基本概念及设备编程方法

USB时2000年以来普遍使用的连接外围设备和计算机的一种新型串行总线标准，逐步发展成计算机与外围设备的标准连接方案。

一、支持即插即用。一方面是热插拔，在不需要重启计算机或关闭外设点条件下，便可以实现外设与就是那几点连接和断开；另方面是可以快速简易安装硬件设备而无需重新配置系统。

二、可以使用总线电源。USB总线可以向外提供一定功率的电源适合很多嵌入式系统，同时USB协议中定义了完备的电源管理方式，用户可以选择采用设备自供电或者从USB总线上获取电源。

三、硬件接插口标准化，小巧化USB协议定义了标准的接插口A型和B型，为种类繁多的USB设备提供了统一的硬件接插口。同时USB接口体积小，为外设的小型化发展提供了可能。

四、支持多种速度和操作模式。USB支持多种传输速度：低速1.5Mbps、全速12Mbps、高速480Mbps。同时USB还支持4种类型的传输模式：块传输、中断传输、同步传输和控制传输，可以满足不同外设的功能需求。

连接USB设备的电缆由四根导线组成，分别是一对差分信号线D+和D-，电源线VBUS和地线GND。

USB总线使用差分信号传输数据，有利于保证数据的完整性和消除噪声干扰。在USB协议中，USB总线有四种状态：SE0、SE1、J和K状态，用以判断采用那种速率传输数据。

指baohanUSB主控制器并且能够控制完成与USB设备之间数据传输的设备，广义上说，USB主机包含计算机和具有USB主控芯片和设备。

USB的所有数据通信，不论是上行通信还是下行通信都是由USB主机发起，所以USB主机在数据传输过程中占据主导地位。

功能模块：客户软件、USB系统软件、USB总线接口

客户软件复杂和USB设备的功能单元进行通信，一般需要由开发人员自行开发。

客户软件包括USB设备驱动程序（负责和USB系统软件进行通信）和界面应用程序（负责和USB设备驱动程序进行通信）

USB系统软件：包括USB总线驱动程序和USB主控制器驱动程序组成，由操作系统提供，开发人员不必掌握。

USB总线接口：包括主控制器和根集线器，依赖于主控制器的实现，开发人员不必掌握。

USB设备又称USB从机，是具有某种功能的逻辑或物理实体。

按功能分为USB集线器和USB功能设备

USB集线器主要为USB系统提供额外的连接点，他使得一个USB端口可以扩展连接多个USB设备。

大容量存储设备类、人机接口设备类、音频设备类、视频设备类、集线器类、通信设备类

USB通信均由主机发起，而USB设备则在中断处理过程里响应主机的通信请求，用到的最重要的中断是令牌完成中断，在令牌完成中断中进行数据的收发及其他一些操作。

KL25作为USB设备时的驱动构件中主要包括：初始化函数、枚举处理函数、发送数据函数、接收数据函数

初始化函数usb_init，主要完成分配USB模块使用的内存、USB设备描述符初始化、使能USB时钟源以及使能USB中断等。初始化函数传入的参数是用户自定义的设备序列号，该设备序列号作为一个字符串描述符在USB设备枚举时会传给PC机。

枚举函数usb_enumerate，用于完成USB设备的枚举。

发送数据函数usb_send，用于USB设备向USB主机发送数据，待发送的数据缓冲区的首地址和发送的数据长度作为参数传入，函数返回发送成功的数据长度。

接收数据函数usb_recv，用于接收USB主机发送来的数据，参数包括保存接收的数据的缓冲区地址和接收数据的长度。函数返回接收成功的数据长度。

第一步：在“include.h”文件中声明USB接收和发送数组；

第二步：在“main.c”文件中对USB设备进行初始化;

第三步：从全局变量中取出接收到的数据或向全局变量中写入待发送数据；

第四步：在“isr.c”文件USB设备中断服务例程中调用接收或发送函数完成数据收发。

上述步骤的编程主要在中断和主函数中完成。在中断文件isr.c中，调用了USB设备的数据收发函数完成设备与主机的数据交互。在主程序中，完成USB的初始化及对全局变量的读写操作。

在与USB设备通信时，选用PC作为USB主机，主机方的客户软件即PC端的USB驱动以及界面程序需要自行编写。

PC测试程序，与USB设备进行数据交互，主要由一个窗体USBTest.cs和一个标准模型USB.cs组成。