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USB/階層

USB/パケット

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USBでは複数のパケットを組み合わせて一つのトランザクションとし、複数のトランザクションを一つのフレーム中に格納

構造

• 必ずSYNC?という特定のデータで開始され、EOPで終了
  • FS/LS : 8ビットの信号(0x80)
  • HS : 32ビット
• すべてのパケットは識別情報を含むPIDで始まる。
• EOPは，USBラインのD＋とD－がともに“L”になり，それが2ビット期間続く状態

通信例

• [SYNC] [SOF] [OUT DATA0/1 ACK] [IN DATA0 ACK] [SETUP DATA0 ACK]...
  • 1フレームに入る分だけ。
  • 1フレームの最大90%がアイソクロナス転送/インタラプト転送用に使われる
  • 残りをコントロールとバルクで使う。（コントロール優先）

Packet IDの順

• PIDはPID(4bit、下位)とPIDの反転の4bit（上位）をあわせて使われる

  MSB	6	5	4	3	2	1	LSB
  !PID3	!PID2	!PID1	!PID0	PID3	PID2	PID1	PID0

種類

• PID bits are shown in MSb order. When sent on the USB, the rightmost bit (bit 0) will be sent first.

  種別	PID	コード(下位4ビット)		16進	USB Protocol Suite	定義
  トークン	OUT?	0001	1110 0001	0xE1	0x87 (1000 0111)	エンドポイントへの転送
  	IN?	1001	0110 1001	0x69	0x96 (1001 0110)	ホストへの返送
  	SOF	0101	1010 0101	0xA5	0xA5 (1010 0101)	フレームの開始
  	SETUP	1101	0010 1101	0x2D	0xB4 (1011 0100)	セットアップパケット
  データ	DATA0	0011				データパケット PID偶数
  	DATA1	1011				データパケット PID奇数
  	DATA2	0111				データパケット HSの高帯域アイソクロナス転送のトランザクションで使用される
  	MDATA	1111				データパケット HSの高帯域/スプリット アイソクロナス転送のトランザクションで使用される
  ハンドシェイク	ACK	0010	1101 0010	0xD2	0x4B (0100 1011)	データ正常受信
  	NAK	1010		0x5A	0x5A	データ転送失敗
  	STALL	1110		0x1E		エンドポイントのストール
  	NYET	0110		0x96		レスポンスなし
  スペシャル	PRE	1100				(トークン)ロースピード転送許可
  	ERR	1100				(ハンドシェイク)エラー
  	SPLIT	1000				HS スプリットトランザクション
  	PING	0100				HSフローコントロールのprobe
  	Reserved	0000

USB/トークンパケット

• SOF - ホストが発行するフレームの始まりを示すパケット

  フィールド	PID	フレーム番号	CRC5
  ビット数	8	11	5

• IN/OUT - それに続くパケットがINかOUTか通知
• USB/SETUPパケット - コントロール転送のセットアップステージ?で使用される

• 構造

  フィールド	PID	アドレス	エンドポイント番号	CRC5
  ビット数	8	7	4	5

USB/データパケット

• データそのものを送信するときに使用
• FSのアイソクロナス転送以外は誤りチェック用にDATA0とDATA1を交互に送信。
  • FSだとずっとDATA0
  • HSだとDATA0/DATA1/DATA2を利用
• 複数のUSB/トランザクションを含む。
• ペイロードサイズ
  • ロースピード: 8バイト
  • フルスピード: 1023バイト
  • ハイスピード: 1024バイト
• 構造

  フィールド	PID	データ	CRC16
  ビット数	8	0〜8192	16

USB/ハンドシェイクパケット

• 通信データの応答に利用。
• ホストはACKのみ。受信エラー時は無応答
• NAKやSTALLはデバイスのみ送信できる。
  • NAK - デバイスが処理中でビジー
  • STALL - デバイスが停止中か、エンドポイントが存在しないなど

• 構造

  フィールド	PID
  ビット数	8

USB/スペシャルパケット?

USB 3.0

• http://www.gailogic.co.jp/ss/SSUSB_ProtocolLayerOverview090925.pdf

LMP

• LInk Management Packet

TP

• Transction Packet

サブタイプ

• ACK
• NRDY?
• ERDY?
• STATUS?
• STALL
• DEVICE_NOTICICATION?
• PING?
• PING_RESPONSE?

DP

• Data Packet

ITP

• Isochronous Timestamp Packet

サイズ

• 転送の種類	USB 3.0	USB 2.0	USB 1.1 FS	USB 1.1 LS
  コントロール転送	512	64	8/16/32/64	8
  バルク転送	1024	512	8/16/32/64	-
  インタラプト転送	0〜1024	0〜1024	0〜64	8
  アイソクロナス転送	0〜1024	0〜1024	0〜1023	-

デフォルトインターフェイスの制限 (インタラプト転送)

• ハイスピードのデフォルトのインターフェイスで、インタラプト転送のパケットサイズ(wMaxPacketSize)に64バイト以上は指定できない。
• 指定するにはUSB/代替設定が必要。
• All high-speed device default interface settings must not include any interrupt endpoints with a data payload size (specified via wMaxPacketSize? in the endpoint descriptor) greater than 64 bytes.

デバイスディスクリプタ

• bMaxPacketSize0 - エンドポイント0の最大パケットサイズ(Byte)。8, 16, 32, 64 のいずれか。

エンドポイントディスクリプタ

• wMaxPacketSize - 最大パケット長

関連

• USB/フレーム