Có thực sự có một giao thức giao tiếp USB USB không?

Theo Wikipedia , USB:

xác định các dây cáp, đầu nối và giao thức truyền thông được sử dụng trong xe buýt để kết nối, liên lạc và cung cấp điện giữa máy tính và thiết bị điện tử

Nhưng có thực sự có một " giao thức giao tiếp USB "? Hiểu biết của tôi là:

1. Bạn kết nối thiết bị USB với máy (giả sử Ubuntu hoặc bất kỳ loại Linux nào)
2. Linux tìm trình điều khiển thiết bị cho thiết bị đó (bằng cách nào đó - tiền thưởng nếu bạn biết!) Và tải nó
3. Thiết bị hiện được kết nối dưới /dev/theDevice
4. Các ứng dụng không gian người dùng hiện có thể đọc / ghi vào /dev/theDevicevà trình điều khiển xử lý IO cấp thấp cho thiết bị / phần cứng bên dưới

Đối với tôi, không nơi nào trong luồng này xuất hiện một "giao thức giao tiếp USB". Nếu sự hiểu biết của tôi là chính xác, USB chỉ là cáp và kết nối điện giữa PC và thiết bị.

Tôi có sai ở đây không? USB có thực sự thực hiện một số loại giao thức cấp thấp để nhấn mạnh luồng trên không? Nếu vậy, nó là gì và nó hoạt động như thế nào ở tầm nhìn 30.000 feet?

Có, xem các giao thức USB

Theo tôi hiểu, thông số kỹ thuật USB xác định một tập hợp phức tạp các giao thức lớp và cấu hình thiết bị.

Ví dụ: các thiết bị USB có thể tuân thủ các mẫu cấp cao như lưu trữ dung lượng lớn, bàn phím (hoặc Thiết bị giao diện con người, v.v.) và được quản lý bởi trình điều khiển thiết bị chung. Một số thiết bị USB có thể giao tiếp ở mức thấp hơn để hỗ trợ USB cấp thấp của hệ điều hành có thể nhận ra rằng cần có trình điều khiển cấp cao hơn dành riêng cho thiết bị.

Câu hỏi: Có một giao thức giao tiếp USB cấp thấp đang hoạt động không và nó là gì?

Câu trả lời:

Có, đặc điểm kỹ thuật USB bao gồm giao thức USB xác định cách thức sử dụng xe buýt ở cấp độ bit. Đây sẽ là giao thức 'cấp thấp' làm nền tảng cho các giao thức cấp cao hơn, ví dụ như lưu trữ hàng loạt, HID, v.v.

Để biết cụ thể về cách thức hoạt động của giao thức USB, wiki OSDev này rất hữu ích. Dưới đây là một mô tả thú vị khác bằng cách sử dụng sơ đồ trình tự để mô tả các giao dịch dữ liệu khác nhau trên giao thức USB.

Câu hỏi thưởng: Linux tìm và tải trình điều khiển thiết bị cho thiết bị đó như thế nào?

Phần thưởng trả lời:

'Trên Linux khi sử dụng kernel hỗ trợ USB, thiết bị USB hoạt động sẽ được phát hiện thông qua phần cứng và kernel do thông số kỹ thuật USB. Về phía phần cứng, việc phát hiện được thực hiện bởi Bộ điều khiển lưu trữ USB. Sau đó, trong nhân, Trình điều khiển máy chủ lưu trữ tiếp quản và dịch các bit cấp thấp trên dây sang giao thức USB được định dạng thông tin. Thông tin này sau đó sẽ được đưa vào trình điều khiển lõi USB trong kernel. '

Tôi đã diễn giải từ bài viết Opensourceforu tuyệt vời này , trong đó có nhiều chi tiết và rõ ràng hơn về câu hỏi của bạn trong bối cảnh Linux.

Giống như hầu hết các loại giao diện truyền thông khác, USB được triển khai như một chồng giao thức. Các mức trong ngăn xếp này chung cho tất cả hoặc nhiều loại thiết bị được xác định bởi chính các tiêu chuẩn USB, cả hai đều cho phép khả năng tương thích và ngăn mỗi thiết bị thực hiện thiết kế giao thức dự phòng. Hơn nữa, mỗi lớp của giao thức trừu tượng hóa đi các chi tiết mà lớp tiếp theo không cần phải lo lắng. Vì vậy, khi bạn thực sự viết lớp dành riêng cho thiết bị, bạn chỉ cần có các chức năng 'gửi' và 'nhận' chung chung để lấy dữ liệu từ điểm cuối A đến điểm cuối B. Bạn, là người thiết kế thiết bị, không cần phải quan tâm làm thế nào điều đó xảy ra Hơn nữa, các mức thấp hơn trong ngăn xếp giao thức có thể thay đổi việc thực hiện miễn là chúng hiển thị một giao diện chung cho lớp bên trên chúng. Theo cách này, khi một phần của ngăn xếp giao thức thay đổi, phần còn lại của ngăn xếp không nhất thiết phải thay đổi.mà giao thức đang được sử dụng tại một số cấp dưới của ngăn xếp. Nói chung, mỗi lớp liên tiếp xuống ngăn xếp sẽ gói gọn thông điệp được tạo bởi lớp cao nhất tiếp theo trong trường tải trọng riêng của nó khi một tin nhắn được gửi. Khi nhận được một tin nhắn, mỗi lớp sẽ loại bỏ phần có liên quan đến lớp đó và chuyển tiếp trọng tải của nó đến lớp thích hợp tiếp theo lên ngăn xếp. Điều này đúng, không chỉ USB, mà hầu hết mọi xe buýt liên lạc. Ví dụ, ngăn xếp TCP / IP / Ethernet có thể được sử dụng phổ biến nhất trong số này. Các tác vụ mà các lớp đã cho thường chịu trách nhiệm được mô tả trong các mô hình, chẳng hạn như mô hình OSI .

Trong USB, có một giao thức lớp vật lý xác định trạng thái điện áp / thời gian / v.v. trên dây và cách chúng nên được giải thích. Giao thức này rõ ràng cần phải là một phần của các tiêu chuẩn USB, không dành riêng cho một thiết bị nhất định (đặc biệt là vì máy chủ không có cách nào để biết loại thiết bị nào sắp được cắm vào cổng USB nhất định.)

Tiếp theo, có một giao thức quản lý xe buýt, được sử dụng để mô tả ai có thể nói chuyện trên xe buýt khi nào. Đây được gọi là lớp truy cập phương tiện trong mô hình OSI. Trong USB, lớp này có thể được tóm tắt khá nhiều vì "thiết bị có thể truyền khi máy chủ bảo nó làm như vậy", vì vậy không có giao thức đặc biệt phức tạp nào ở lớp này trong USB.

Tiếp theo, có một giao thức chuẩn để mô tả một gói dữ liệu và cách định tuyến nó từ người gửi đến người nhận. Lớp này cũng cần phải là một phần của tiêu chuẩn USB, để giao tiếp ban đầu để khám phá loại thiết bị nào được gắn có thể xảy ra trước khi loại thiết bị cụ thể thực sự được máy chủ biết. Ngoài mỗi thiết bị có một ID cụ thể ở lớp này, còn có khái niệm về USB của ID điểm cuối. Điều này cho phép bất kỳ thiết bị cụ thể nào có nhiều điểm cuối USB, được ghép kênh và phân tách theo ngăn xếp USB tiêu chuẩn, giống như cách các ổ cắm được ghép kênh và phân tách bởi ngăn xếp TCP / IP tiêu chuẩn. Một ứng dụng có thể coi mỗi điểm cuối này là các luồng dữ liệu riêng biệt.

Cuối cùng, có giao thức được xác định cho chính thiết bị. Lưu ý rằng thực tế có một số thiết kế được thiết kế sẵn phổ biến được bao gồm như một phần của tiêu chuẩn USB cho các trường hợp sử dụng phổ biến, chẳng hạn như thiết bị lưu trữ dung lượng lớn, chuột, bàn phím, v.v., để mọi nhà sản xuất thiết bị không phải phát minh lại bánh xe. Tuy nhiên, các thiết bị phức tạp hơn có thể tự do thiết kế giao thức tùy chỉnh của riêng họ ở lớp này. Đầu ra của lớp này cho một truyền nhất định được truyền dưới dạng tải trọng của gói dữ liệu ở lớp trước. Lưu ý rằng, đối với các thiết bị đủ phức tạp, phần giao thức cụ thể của thiết bị có thể được chia thành nhiều lớp độc lập, nhưng các cấp thấp hơn không phải biết hoặc quan tâm đến điều đó. Tất cả những gì họ cần biết là họ cần truyền một tập hợp byte nhất định từ máy chủ đến một điểm cuối thiết bị cụ thể hoặc từ một điểm cuối thiết bị cụ thể đến máy chủ. Một lần nữa, việc có giao diện chuẩn giữa các lớp cho phép tách các mối quan tâm, do đó, một lớp không phải quan tâm đến hoạt động bên trong của lớp khác, mà chỉ cần dữ liệu cụ thể mà nó sẽ chuyển đến hoặc mong đợi nhận được từ các lớp ngay trên hoặc bên dưới nó trong ngăn xếp.

Thực tế có một bộ các giao thức truyền thông liên quan tương tác.

Ở mức thấp nhất, có một giao thức mô tả cách các gói byte được gửi qua kết nối nối tiếp. Điều này là phổ biến cho tất cả các thiết bị USB (nhưng khác nhau giữa USB2 và USB3).

Một trong những gói đầu tiên được gửi yêu cầu thiết bị mô tả chính nó. Để ngăn chặn sự cố trứng gà, giao thức nhận dạng giống nhau cho tất cả các thiết bị USB. HĐH có thể sử dụng nhận dạng này để tải trình điều khiển chính xác.

Ở một cấp độ khác, USB là một chiếc xe buýt có nghĩa là nhiều thiết bị phải chia sẻ băng thông. Điều này có nghĩa là có một giao thức cho mỗi thiết bị biết khi nào nó có thể nói chuyện và khi nào thì không. Vì tất cả các thiết bị USB phải tuân thủ điều này, một giao thức chung được sử dụng để sắp xếp việc này.

Cuối cùng, nhiều thiết bị USB đơn giản đến mức có các giao thức bổ sung mô tả toàn bộ lớp thiết bị (chuột, bàn phím, bộ lưu trữ, bộ điều hợp ethernet, ...). Hầu hết các thiết bị hỗ trợ không hoặc một trong các giao thức chức năng này.

Có lẽ một phần của câu trả lời nằm trong định nghĩa của cụm từ " giao thức truyền thông ". Truy cập vào cùng một nguồn bạn đã làm (Wikipedia), bạn sẽ tìm thấy thông tin hữu ích như:

• Để truyền thông diễn ra, các giao thức phải được thỏa thuận.
• Hệ thống giao tiếp sử dụng các định dạng (giao thức) được xác định rõ để trao đổi tin nhắn.
• một giao thức phải xác định cú pháp, ngữ nghĩa và đồng bộ hóa giao tiếp.
• Do đó, một giao thức có thể được thực hiện dưới dạng phần cứng, phần mềm hoặc cả hai.

Một cách đơn giản để nghĩ về nó là một giao thức là một xác định trước và thỏa thuận cách để làm một cái gì đó , trong trường hợp này một cái gì đó là làm thế nào để di chuyển dữ liệu vào và ra khỏi một thiết bị USB được kết nối. Phần cứng thông minh mỗi pin có một mức điện áp và giao thức sử dụng được xác định trước, mỗi loại thiết bị có một giao thức sử dụng được xác định trước cho mỗi pin và mỗi gói dữ liệu có một cú pháp và định dạng dữ liệu được xác định trước. Ngoài ra còn có một giao thức bắt tay giao tiếp được kết hợp. Nói chung, đây là tất cả các phần của bộ tiêu chuẩn sử dụng các thiết bị USB, còn gọi là giao thức USB, được quyết định (nghĩa là được thiết kế, đề xuất, tranh luận, sửa đổi và cuối cùng đã đồng ý) bởi các thành viên của Diễn đàn triển khai USB, Inc.

Vì vậy, có, có là một giao thức USB, hay đúng hơn đó là một số tiền xác định và thoả thuận giao thức USB s cho sử dụng USB khác nhau.