基于USB数据采集系统的设计+源程序(4)
（1）USB互联是USB设备与主机之间进行的通信和连接的操作。主要包括：总线的拓扑结构(如下图2.1所示）、内部层次关系、数据流模式、USB的调度。
（2）USB设备包括：网络集线器、功能器件。而它提供的USB标准的接口的主要依据是：USB协议的作用、对标准USB操作的反馈、标准性能的描述性信息。
（3）USB主机包括：软件与硬件。
主机的功能有：a、检查USB设备的安装和拆卸；
b、管理在主机和USB设备之间的控制流与数据流；
c、收集状态和动作信息；
d、提供能量给连接的USB设备；
2.1 USB总线的拓扑结构图
2.2.2 物理接口
如下图2.2所示，USB是靠一种四线的电缆来传送信号和电源的。
图2.2 USB的电缆
它具有两种数据传输率：USB的高速信号的比特率是12Mbps、低速信号传送的模式是1.5Mbps。电缆中包括VBUS、GND两根线。GND是地线，是为后面的USB设备提供电源，VBUS 是+5V的电源线。而D+、D-两根线是用来传送数据的串行差分数据线对。
2.3 USB设备
如下图2.3所示，USB设备分为3部分：功能单元、USB逻辑设备、USB设备接口
图2.3 USB设备结构
2.3.1 设备接口
设备接口是USB设备的最底层的物理实体，而USB的接口控制器却是作为核心，是USB发送和接受数据的端口。它是直接通过电缆与主机进行数据的处理，并且能实现串行数据到并行数据的转换。
2.3.2 USB逻辑设备
如下图2.4所示，USB的逻辑设备组织中，包括了设备、配置、接口、端点4个层次
图2.4 USB设备逻辑结构
2.3.3 功能单元
USB设备所具备的各种特点就是由功能单元提供，它是USB设备实现功能的特定的协议。
2.4 USB数据传输
USB的传输过程包含着4个软硬件实体：客户软件、USB总线驱动程序、USB主控制器驱动程序和USB主控制器。USB有4种传输类型：控制传输、同步传输、中断传输、批量传输。
2.4.1控制传输
控制传输允许访问一个设备的不同部分。控制传输用于支持在客户软件和他的应用之间关于设置信息、命令信息、状态信息的传输。最重要的也是最复杂的传输，控制传输由三个阶段构成（初始设置阶段、可选数据阶段、状态信息步骤），每一个阶段可以看成一个的传输，也就是说控制传输其实是由三个传输构成的，用来于USB设备初次加接到主机之后，主机通过控制传输来交换信息，设备地址和读取设备的描述符，使得主机识别设备，并安装相应的驱动程序，这是每一个USB开发者都要关心的问题。控制传输由以下几个事物组成：
（1） 建立联系，把请求信息从主机传到他的应用设备；
（2） 零个或多个数据传输事物，按照a事物中致命的方向传输数据；
（3） 状态信息回传，将状态信息从应用设备传到主机。
控制传输主要用于发送和接收与USB设备的配置信息有关的数据，如设置设备地址、读取设备描述符等。USB协议采用了差错控制和重试机制来保证控制数据传输的正确性，还使用 DataToggl来确保整个传输过程中，主机与设备同步。所有USB设备都必须支持控制传输，并且都将端点0构成的管道作为缺省控制管道。当设备首次连接到主机上时，就使用缺省控制管道传输USB设备的确认信息、状态信息以及控制信息，控制传输的优先级最高。