令牌包和数据包中非PID域进行校验 返 回 上 页 下 页 包由域构成是USB传输的基本单位单向传送从主机发出或发回给主机USB总线完成一次传输至少需要3个包包有四种类型分别是令牌包数据包握手包和特殊包数据交换时首先由主机发出令牌包然后数据源向数据目的发送数据包或无数据传送的指示信息最后数据接收方向发送方发送握手包提供数据是否正常发送出去的反馈信息如果有错将重发不同的包其域结构不同不同目标的包可组合在一起共享总线不占用系统中断和输入输出地址空间节约系统资源 2包 返 回 上 页
下 页 令牌包 token 所有交换都以令牌包为首部定 义了要传输交换的类型有输入包 输出包设置包和帧起始包四种类 型输入包用于设置输入
命令输出 包用于设置输出命令令牌包的格式 如表所示 CRC5位 ENDP4位 ADDR7位 PID8位 SYNC8位 返 回 上 页 下 页 数据包 data 若主机请求设备发送数据则送输入 令牌包到设备某一端点设备以数据包形式加以 响应若主机请求目标设备接收数据则送输出 数据包到目标设备的某一端点设备将接收数据 包数据包有DATA0包和DATA1包两种形式 USB发送数据的时候当一次发送的数据长度大 于相应端点的容量时把数据包分为几个包分 批发送DATA0包和DATA1包交替发送在同步 传输时所有的数据包都为DATA0 数据包的格式 如表所示 CRC5位 DATA0～0023位 PID8位 SYNC8位
返 回 上 页 下 页 ●握手包 handshake 设备使用握手包报告交换 的状态由数据的接收方发送到数据的发送 方握手包有
应答包无应答包挂起包 和接收设备还没有响应包4种类型不同类型 的握手包传送不同的状态结果表所示为握 手包格式 PID8位 SYNC8位 特殊包special当主机希望在低速方式下与 低速设备通信时主机将送预告包作为开 始包然后与低速设备通信 返 回 上 页 下 页 事务 transactions 按照事务的目的和数据流 方向可以分为设置SETUP事务输入IN事 务和输出OUT事务三种类型IN事务是从一个 设备接收数据OUT事务和SETUP事务是主机发送 数据给某个设备它们都由一个令牌阶段一个数 据阶段和一个握手阶段组成用阶段的意思是因 为这些包的发送有一定的时间先后顺序在令牌包 阶段启动一个输入输出或设置事务数据包阶段 按输入输出发送相应的数据握手包阶段返回数 据接收情况只有控制传输可以使用SETUP事务 在同步传输的IN和OUT事务中没有握手包阶段 3事务 transactions 返 回 上 页 下 页 传输 transfers 传输由事务构成有中断传输批量传输同步传输控制传输等四种传输类型其中中断传输和批量转输的结构一样同步传输结构最简单控制传输是最复杂也是最重要的传输 4传输 transfers ●中断传输 中断传输由OUT事务和IN事务构成用于数据量少但 数据需要及时处理的情况适合低速设备数据传输 如键盘鼠标等外部设备USB的中断是查询 polling类型主机需频繁的请求端点输入 返 回 上 页 下 页 ●批量传输 批量传输由OUT事务和IN事务构成用于传输连续的批量的非实时的要求正确无误的数据没有固定的传输速
率也不占用带宽当总线忙时USB会优先进行其他类型的数据传输暂时停止批量转输如打印机扫描仪等以此种方式与主机进行大量数据的传输在硬件中有差错检测功能并且有选择的进行一定的硬件重试操作可以在硬件层次上保证数据的可靠交换 返 回 上 页 下 页 ●同步传输 同步传输由OUT事务和IN事务构成适于传输连续的实时的对正确性要求不高而对时间敏感的数据如电话麦克风等外部设备的数据传输该方式以固定的传输速率连续不断地在主机与USB设备之间传输数据传输过程中发生错误时不进行处理继续传输数据 返 回 上 页 下 页 ●控制传输方式 控制传输用于处理主机到USB设备的数据传输包括对USB设备的控制命令设备状态查询和确认命令也可用于传送用户自定义的命令当USB设备收到数据和命令后将依据先进先出的原则处理到达的数据使主机识别设备安装相应的驱动程序这种传输方式不会丢失数据 第八章 总线和数据通信技术 概述 81 内总线 82 通用总线 83 串行通信接口 84 首页 本章内容 现场总线 85 蓝牙技术 86 电力线载波通信 88 工业以太网 87 1 内总线 3 现场总线 重点 2 通用串行接口总线 返 回 4 蓝牙技术以太网电力线载波通信 主要有并行通信接口串行通信接口现场总线接口和以太网接口等为方便各种仪器之间的通信一般采用标准通信接口 下 页 上 页 主要接口方式 返 回 在实际的测量和控制过程中智能仪器和智能仪器之间智能仪器与计算机之间需要进行各种信息的交换和传输这种信息的交换和传输通过仪器的通信接口按照一定的协议实现 是各仪器之间或仪器与计算机之间进
行信息交换和传输的联络装置 通信接口 第八章 总线和数据通信技术 下 页 上 页 返 回 注意 本章介绍智能仪器较常用的标准总线主要有总线GP-IB通用接口总线RS－232C串行总线RS422485串行总线USB通用串行总线CAN总线等 下 页 上 页 返 回 81 概述 智能仪器中的公共数字传输通道称为 总线Bus 总线 按连接范围 划分 片内总线局部总线 内部总线系统总线 外部总线通信总线 主要用于芯片级的互连 用以实现系统与各种扩展插件板之间的相互连接 主要用于仪器间的互连 下 页 上 页 返 回 一般由芯片制造厂商定义对外提供的连线均通过芯片的管脚实现对智能仪器设计的影响不大内部总线的种类相对较为统一下节介绍的 总线是其中的典型代表 片内总线 C I 2 外部总线的种类则比较广泛由于涉及智能仪器与智能仪器之间智能仪器和通用计算机之间通信的问题根据通信性质通信技术和通信距离的不同有多种多样的总线可供选择 GP-IB通用并行总线RS-232CRS-485和USB Universal Serial Bus 等串行总线CAN现场总线总线在多个领域应用广泛 举例 下 页 上 页 返 回 总线 按数据传输特点 划分 并行总线 串行总线 指多个数据位同时传输或接收可分为不同位数宽度的并行总线如8位16位等当距离较近而且要求传输速率较高时通常采用此总线传输方式 数据逐位传输发送或接收数据最多只需两根导线其一用于发送另一用于接收串行通信采用不同的工作方式还可将发送和接收二线合一具有经济实用的特点当设备距离较远时通常采用串行总线方式 下 页 上 页 返 回 相同条件下
串行传输速度＜并行传输速度 注意 下 页 上 页 返 回 上述的各种外部总线都有很多厂商推出了相应的通信接口有些接口已经直接在芯片级予以实现使用非常方便除了这些标准总线接口之外在无线通信领域蓝牙技术正逐步为人们所采用借助分布广阔的电力传输线进行载波通信的方式仍在继续发展借鉴通用计算机构建局域网中占主导地位的以太网技术工业以太网也出于蓬勃发展阶段随着新技术新的通信手段的发展新的通信接口还会不断涌现 综述 下 页 上 页 返 回 ８２ 内总线 内总线 System Bus 又称局部总线是系统内部 各模块的公共信息通道 １．各模块的设计可通用化 ２．具有互换性损坏一部分只须更换该部分即可 ３．只要留有足够的插口随时可扩展系统的功能 ４．改变其中一些模块可以改变仪器的功能 采用内总线的优点 目 前 常 用 的 内 总 线 S-100 STD 是美国ＭＩＴＳ公司1976年提出适应于Intel 8080CPU系列的总线共100条其中16条数据线24条地址线11条控制线8条DMA线8条状态线8条矢量中断线9条电源线地线16条其他用途信号线主要缺陷是布线不太合理时钟信号位于控制信号中间
容易产生干扰地线少引脚多几何尺寸大易变形目前已极少用 是美国Pro-log公司1979年提出用于工业控制微型计算机的标准系统总线按工业现场标准设计具有较好的兼容性电路板采用小板结构高度模块化结构简单品种齐全价格低廉性能良好支持多微处理器系统共56条线其中6条逻辑电源线 8条数据线16条地址线22条控制线4条辅助电源线适合于8位机80年代开始在我国流行现在应用较