news 2026/9/21 22:48:41

14、深入理解USB驱动:原理、结构与开发指南

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张小明

前端开发工程师

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14、深入理解USB驱动:原理、结构与开发指南

深入理解USB驱动:原理、结构与开发指南

1. USB概述

USB(通用串行总线)最初旨在用单一总线类型取代并行、串行和键盘等多种低速且不同的总线,如今它已能支持几乎所有可连接到PC的设备类型,最新版本的USB规范还增加了理论速度上限达480MBps的高速连接。

从拓扑结构上看,USB子系统并非传统意义上的总线,而是由多个点对点链接构成的树形结构。这些链接通过四线电缆(地线、电源线和两根信号线)连接设备和集线器,类似于双绞线以太网。USB主机控制器负责询问每个USB设备是否有数据要发送,因此USB设备在未得到主机控制器请求时无法主动发送数据,这种配置实现了便捷的即插即用系统,设备可由主机计算机自动配置。

USB总线在技术层面较为简单,采用单主机实现方式,主机计算机轮询各种外围设备。尽管存在这一固有局限性,但它仍具备一些有趣的特性,例如设备能够请求固定带宽以可靠支持视频和音频I/O,并且它仅作为设备与主机之间的通信通道,对传输的数据不要求特定的含义或结构。

2. USB类与驱动类型

USB协议规范定义了一系列标准,特定类型的设备遵循这些标准后,无需为其编写特殊驱动。这些不同类型被称为类,包括存储设备、键盘、鼠标、游戏杆、网络设备和调制解调器等。而那些不符合这些类别的设备则需要为其编写特定的厂商驱动,例如视频设备和USB转串口设备,由于没有统一标准,每个不同制造商的不同设备都需要单独的驱动。

Linux内核支持两种主要类型的USB驱动:主机系统驱动和设备驱动。主机系统的USB驱动从主机角度控制插入的USB设备(常见的USB主机如台式计算机),而设备中的USB驱动则控制该设备作为USB设备呈现给主机的方式。为避免“USB设备驱动”这一

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