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驾驭程序之《1》字符设备与《13》USB设备的基本概念

USB设备识别过程

在Windows系统中，每当插入USB设备，若未安装驱动程序，系统会提示有新设备并要求安装驱动程序。这表明系统能够识别到新插入的设备。这个识别过程可以通过平台总线驱动的概念来理解。系统中存在一个USB设备总线，总线又分为设备（device）和驱动程序（driver）两个部分。每当插入一个USB设备，系统会将该设备节点（device）添加到总线的设备链表上，并提示安装驱动程序（driver）；安装驱动程序时，系统又将驱动程序添加到总线的驱动程序链表上，并寻找能够匹配的设备，建立联系（同样地，插入设备时也会从驱动程序链表中寻找匹配驱动程序）。当驱动程序与设备建立联系后，设备就可以正常工作（前提是驱动程序是正常的）。

USB总线驱动的作用

主机与设备的通信规范

当插入设备时，主机会要求设备发送设备信息（设备描述符），并使用0地址进行通信。主机会为设备分配地址，之后的通信则使用该地址。

USB接口的物理特点

不论是USB主机还是USB设备，接口上都有四个引脚：VCC、GND、D+和D-。

• D+和D-引脚负责数据传输
• 主机侧的D+、D-分别连接15K下拉电阻，保持低电平
• 设备侧的D+或D-/D-引脚连接1.5K上拉电阻
• 当插入设备时，主机侧的D+或D-引脚被拉高，主机通过检测D线湿电阻变化来确定设备的插入。

USB设备总线架构

USB设备是主从结构，数据传输由主机发起，设备不能主动通知主机。

USB传输类型

数据传输的特点

• 传输对象：数据传送的对象是端点。
• 0端点：可双向传输。
• 非0端点：只支持单向传输（读或写）。
  用户在U盘读文件时，数据从设备端点传输到主机0端点；写文件时，主机将数据发送至设备对应的端点。

USB输入输出的概念

从主机角度来看，输入信息来自设备的指定端点（读取数据），输出信息则是主机向设备指定端点发送数据（写入数据）。

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