控制傳輸（Control Transfers)

: 或許你已經注意到了，一個usb host端口并不是僅僅支持一個Usb function.如圖1，

通過usb hub,一個usb host端口可以連接usb鼠標，usb鍵盤，Usb寫字板......。要連接這么多東西在同一個

usb host上，我們通常會有一個基本問題，即usb host如何識別這些被連接在它的端口上的設備呢。正如通常的

主從式通訊系統一樣，如rs485多機通訊,我們通常是用一個特定的地址標志每一個從設備。對這里的usb,我們

采用同樣的方法，將為每個掛接在該usb host上的usb function指定一個特定地址，通過這個特定地址來識別

每個usb function.看來這將是一個usb function在數據傳輸之前必須解決的問題--得到它的地址分配。

這個“地址指定”的過程需要usb host通知usb function才能完成，這個交互過程就是一個控制式傳輸。通過

這個“控制式傳輸”，usb host將指定地址給usb function ,以為即將進行的正式通訊做好準備工作。這里細心

的讀者可能已經注意到了，既然usb host總要分配地址給usb function才能進行正式的數據傳輸工作，那么

usb host將如何與一個初始時未分配地址的usb function進行交互來分配地址呢。這里，是這樣解決的：

usb協議保留了一個“通用地址”0,usb host 通過這個地址0來和初始未分配地址的usb function進行通訊，進行一

些初始的準備工作，諸如這里的為它非配一個特定地址。后面我們就會了解到，usb除了配置地址外，還有一些

其它參數需要事先主從雙方達成共識。這些參數也都是通過控制式傳輸完成的。一個Usb 的控制式傳輸如圖二：

一個Usb的控制式傳輸分為兩個或三個階段進行傳輸：setup stage,data stage（視情況而定）,status stage。

1. 首先是setup stage,聯系上節所說的Usb傳輸模式，usb Host總是先發起第一個packet--這里它
   1. 首先發起setup,
   2. 之后發起以data0為起始的setup data,
   3. 最后usb function回應ack結束一次交互。
2. 其次如果有data stage,類似的，還是按照上節說的usb傳輸模式，
   1. 1. usb host總是先發起第一個Packet--Out(或in），
      2. 之后usb host(或usb function)發起以data1為起始的payload data,
      3. 最后Usb fuction(或usb host）回應ack結束一次交互。
   2. 如果數據未傳完，繼續data stage,同上繼續。
3. 最后是status stage,類似的，
   1. usb host首先發起第一個Packet--in(或out），
   2. 之后usb function(或usb host)發起以data1為起始的Null data(0長度）,
   3. 最后Usb host(或usb function）回應ack結束一次交互。

如此，整個控制式傳輸結束。 你或許有疑問，data stage為什么進行了多次而非一次完成？實際上，usb總是將

一批大量的數據分成了許多小段來進行傳輸，稱為一個pay load。這樣傳輸的目的是容易對傳輸進行控制。既然

一次大量的數據總是被分成一段一段來分次傳輸，那么這里就出現了一個需要事先確定的參數（wMaxPacketSize）：即每次即這個小段有多大。這個參數如地址指派一樣，正式傳輸之前需要事先達成共識。通過控制式傳輸，現在我們

已經完成了usb function的地址指定等參數的設置工作，下一步可以進行正式的數據傳輸了。

塊傳輸（bulk Transactions）

我們終于等到usb function 配置完成，現在我們的任務是要傳送一批數據,這里可以使用批量數據傳輸(bulk Transactions)。 一個批量傳輸總是按照如圖所示方式進行，

1. 首先，usb host發起第一個Packet--in(或out),表示要開始數據傳輸了。
2. 其次，usb function（或usb host)發起以data1(或data0)為起頭的payload data,開始一次交互。
3. 再其次，usb host（或Usb function)發起ack回應這次交互。 如果數據還為傳完，繼續上述過程，即：
   1. 首先，usb host再次發起一個Packet--in(或out),表示又要開始數據傳輸了。
   2. 其次，usb function（或usb host)發起以data0(或data1)為起頭的payload data,開始又一次交互。
   3. 再次，usb host（或Usb function)發起ack回應這次交互。
   如此繼續直至傳輸完成。

這里的疑問依然是為什么一次可能傳完的數據為什么分成多次進行傳輸,原因在上次介紹控制式傳輸式已經說明。

后面我們就會明白，為什么這樣可以方便控制傳輸過程。 仔細看看控制式的data stage采用的傳輸方式，是否

就是批量傳輸方式呢？！注意，每次payload data的“牽頭人”（preamble)在輪番掉換，先是data1,接著data0,

再是data1,......如此接替，只要有一次交互出現問題，這個接替規則就會被打破進而被Usb host識別而發現

傳輸異常。所以這個交替的“牽頭人”規則是可靠數據傳輸的所采取的措施之一。

同步傳輸（Isochronous Transactions）和中斷式傳輸（Interrupt Transactions）

在批量數據傳輸中，觸發一次批量數據傳輸總是“被動”的，就是說需要數據傳輸時Usb host并不會主動發起

傳輸，而是需要得到你的指令。當你告訴它：“一切ok，讓我們開始吧！” 這時它才開始數據傳輸。這種方式

顯然在某些情況下并不適合。比如音視頻流，你無法要求它聽從你的“指揮”，讓它等你發指令給usb host,

然后開始一次傳輸。我們需要的是一種“及時”傳輸。一個好的方案就是設置一個timer,按照tick發起usb傳輸。

這個tick通常以1ms(usb full speed)為最小單位。這時，可以設置為每次1ms tick出現，usb host“自動”發起一

次數據傳輸。那么這種方案具體如何來實現呢？看來最基本的要素便是一個發出tick的timer，而這個“timer”

需要usb host和usb function（事實上還要包括usb hub)雙方均能“看到”，從而協調工作，否則單方面的

timer又有何意義？這個"timer"(或tick)在usb中使用一個特殊的packet實現，即是SOF。這個SOF由USB HOST

相當精確的以每1.00 ms ±0.0005 ms的時間周期發送給usb device，來在二者之間定時。從而usb function能

夠“及時”的了解到“現在時刻”。 現在我們在usb host和usb function之間建立起了“對時”機制。那么接下

來看看剛才設想的“自動”傳輸如何實現。事實上，一旦usb host及usb function雙方建立了一種時間機制，那

么這種“自動”傳輸是很容易實現的。usb 實現同步式傳輸或中斷式傳輸總是以一種類似于批量數據傳輸的方式

進行的，唯一不同的是傳輸的觸發不再是“被動”的，而是由SOF所建立的tick觸發。

1. 首先，時間到達，usb host發起第一個Packet--in(或out),表示要開始數據傳輸了。
2. 其次，usb function（或usb host)發起以data1(或data0)為起頭的payload data,開始一次交互。
3. 再其次，如果是中斷式傳輸，usb host（或Usb function)發起ack回應這次交互，如果是同步式傳輸，
4. 該步跳過。

如此重復上述步驟,即usb host等待下一個tick到達，并開始新一輪的交互。

這里我們注意到了，同步式傳輸和中斷式傳輸二者雖然都是時間觸發，但是中斷式傳輸需要ack應答，而相反，

同步式傳輸不需要。這個最大的區別決定了同步式傳輸是一種非可靠傳輸，但是因此換來了更多的usb傳輸時間。

也因此,同步式傳輸的 payload data（對應wMaxPacketSize ）通常相較于其他傳輸方式比較大,因為它消掉了

ack所占有數據傳輸時間。這里還有一個地方值得注意的是tick的設定，這個tick也是需要事先usb host 和

usb function達成共識的參數之一。