USB是一種主從結構。主機叫做Host,從機叫做Device(也叫做設備),集線器也被當作一種特殊的設備處理。USB的數據交換只能發(fā)生在主機和設備之間,主機和主機,設備和設備之間不能互連。為了在物理上區(qū)分主機和設備,使用了不同的插頭和插座,這個在USB的連接器一節(jié)中會講到。所有的數據傳輸都由主機主動發(fā)起,而設備只是被動的負責應答。例如,在讀數據時,USB先發(fā)出讀命令,設備收到該命令后,才返回數據。在USB OTG中,一個設備可以在從機和主機之間切換,這樣就可以實現設備與設備之間的連接,大大增加了USB的使用范圍。但這時依然沒有脫離這種主從關系,兩個設備之間必然有一個作為主機,另一個作為從機。USB OTG增加了一種MINI USB接頭,比普通的4線USB多了一個ID表識線,用來表明它是主機還是設備,這個以后會講到。
USB的拓撲結構為金字塔型。由一個USB主控制器出發(fā),下面接USB集線器,USB集線器將一個USB口擴展為多個USB口,多個USB口又可以通過集線器為更多個接口。但USB協(xié)議中對集線器的層數是有限制的,USB1.1規(guī)定最多為4層,USB2.0規(guī)定最多為6層。理論上,一個USB主控制器最多可接127個設備,這是由數據包中的7位地址位決定的,但是實際上不會接這么多的設備。我們所說的一個USB主控制器可以連接多個USB設備,并不是直接簡單的將多個設備并聯(lián)或者串聯(lián),而是要由集線器負責端口擴展,才能連接更多的設備。在我們的電腦上,也有一個(或者多個,視USB主控制器的個數而定)集線器,它叫做根集線器,直接連在USB主控制器上。在設備管理器中,我們可以看到USB主控制器和根集線器。如下圖所示。USB數據傳輸路徑如下:USB主控制器發(fā)出數據包,通過根集線器,再通過下面的集線器(如果有的話),再發(fā)給USB設備;設備返回數據,交給它上層的集線器,上層的集線器再交給更上層的集線器,直到USB主控制器為止。而USB主控制器就可以跟CPU打交道了。在標準的PC機上,USB主控制器是掛在PCI總線上的。在Windows中,USB由各種驅動程序負責管理,最后由驅動程序產生功能設備(FDO),這就是我們所看到的實際設備了。我們的應用程序就可以通過Windows提供的各種API進行訪問USB設備了,例如CreateFile,ReadFile,DeviceIOControl等等。
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