usb主機(jī)控制器和根集線器怎么樣配合

USB（通用串行總線）是一種廣泛使用的接口技術(shù)，它允許計(jì)算機(jī)與各種外部設(shè)備進(jìn)行通信。USB主機(jī)控制器和根集線器是USB系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件，它們共同協(xié)作以實(shí)現(xiàn)設(shè)備識(shí)別、數(shù)據(jù)傳輸和管理。

1. USB系統(tǒng)概述

USB系統(tǒng)由以下幾個(gè)主要部分組成：

• USB主機(jī)控制器 ：負(fù)責(zé)管理USB設(shè)備的通信。
• 根集線器 ：連接到USB主機(jī)控制器，并為連接到它的USB設(shè)備提供電源和數(shù)據(jù)傳輸。
• USB設(shè)備 ：可以是鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、打印機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備等。
• USB集線器 ：可以連接多個(gè)USB設(shè)備，擴(kuò)展USB端口。

2. USB主機(jī)控制器

USB主機(jī)控制器是計(jì)算機(jī)內(nèi)部的一個(gè)硬件設(shè)備，它負(fù)責(zé)以下任務(wù)：

• 設(shè)備枚舉 ：識(shí)別連接到USB系統(tǒng)的設(shè)備。
• 數(shù)據(jù)傳輸 ：管理數(shù)據(jù)在主機(jī)和USB設(shè)備之間的傳輸。
• 電源管理 ：控制USB設(shè)備的電源供應(yīng)。
• 錯(cuò)誤處理 ：檢測(cè)并處理通信錯(cuò)誤。

3. 根集線器

根集線器是USB系統(tǒng)中的第一個(gè)集線器，它直接連接到USB主機(jī)控制器。根集線器的功能包括：

• 端口管理 ：管理連接到它的端口上的USB設(shè)備。
• 電源分配 ：為連接的USB設(shè)備提供電源。
• 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā) ：將從USB設(shè)備接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給主機(jī)控制器，或?qū)闹鳈C(jī)控制器接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給USB設(shè)備。

4. USB主機(jī)控制器和根集線器的配合

4.1 設(shè)備連接

當(dāng)USB設(shè)備連接到根集線器時(shí)，根集線器會(huì)通知USB主機(jī)控制器有新設(shè)備接入。這個(gè)過(guò)程包括：

• 信號(hào)檢測(cè) ：根集線器檢測(cè)到連接信號(hào)。
• 設(shè)備識(shí)別 ：根集線器向主機(jī)控制器發(fā)送設(shè)備連接的信號(hào)。
• 設(shè)備枚舉 ：主機(jī)控制器開(kāi)始枚舉過(guò)程，識(shí)別設(shè)備類型和特性。

4.2 數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸是USB系統(tǒng)的核心功能，涉及以下步驟：

• 數(shù)據(jù)請(qǐng)求 ：主機(jī)控制器向根集線器請(qǐng)求數(shù)據(jù)。
• 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā) ：根集線器從USB設(shè)備接收數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)發(fā)給主機(jī)控制器。
• 數(shù)據(jù)響應(yīng) ：主機(jī)控制器處理數(shù)據(jù)，并可能發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)。

4.3 電源管理

USB設(shè)備需要電源才能工作，電源管理是USB系統(tǒng)的一個(gè)重要方面：

• 電源分配 ：根集線器根據(jù)設(shè)備需求分配電源。
• 電源監(jiān)控 ：主機(jī)控制器監(jiān)控電源使用情況，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

4.4 錯(cuò)誤處理

在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，USB系統(tǒng)需要能夠檢測(cè)并處理這些錯(cuò)誤：

• 錯(cuò)誤檢測(cè) ：主機(jī)控制器和根集線器都可以檢測(cè)通信錯(cuò)誤。
• 錯(cuò)誤報(bào)告 ：檢測(cè)到錯(cuò)誤后，會(huì)向系統(tǒng)報(bào)告錯(cuò)誤。
• 錯(cuò)誤恢復(fù) ：系統(tǒng)嘗試恢復(fù)通信，或提示用戶采取行動(dòng)。

5. USB通信協(xié)議

USB通信協(xié)議定義了數(shù)據(jù)包的格式和傳輸機(jī)制，包括：

• 令牌包 ：用于開(kāi)始數(shù)據(jù)傳輸。
• 數(shù)據(jù)包 ：包含實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
• 握手包 ：用于確認(rèn)數(shù)據(jù)傳輸成功。

6. USB設(shè)備類

USB設(shè)備根據(jù)其功能被分為不同的類，如：

• 人類接口設(shè)備（HID） ：如鍵盤(pán)和鼠標(biāo)。
• 大量存儲(chǔ)設(shè)備 ：如USB閃存驅(qū)動(dòng)器。
• 音頻設(shè)備 ：如麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器。

7. USB版本和速度

USB技術(shù)經(jīng)歷了多個(gè)版本的更新，每個(gè)版本都提高了傳輸速度：

• USB 1.x ：低速（1.5 Mbps）和全速（12 Mbps）。
• USB 2.0 ：高速（480 Mbps）。
• USB 3.x ：超高速（5 Gbps及以上）。

8. USB集線器和擴(kuò)展

USB集線器可以連接多個(gè)USB設(shè)備，擴(kuò)展USB端口：

• 多端口集線器 ：可以連接多個(gè)設(shè)備。
• 樹(shù)形拓?fù)?/strong> ：USB設(shè)備可以通過(guò)集線器形成樹(shù)形結(jié)構(gòu)。

9. USB的安全性和可靠性

USB系統(tǒng)需要確保數(shù)據(jù)的安全性和傳輸?shù)目煽啃裕?/p>

• 數(shù)據(jù)加密 ：通過(guò)加密技術(shù)保護(hù)數(shù)據(jù)。
• 錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正 ：通過(guò)CRC和其他機(jī)制檢測(cè)和糾正錯(cuò)誤。