USB 已成為設備與 PC 通信的標準方法。從閃存驅動器和鼠標等通用設備到特定應用的專用設備，這種流行的標準幾乎完全取代了其他串行通信協議。

　　在USB標準下，USB設備之間不能直接通信。它們只能與控制一個或多個設備通信的總線的 USB 主機通信。常見的 USB 主機是 PC。本應用筆記討論了 USB 嵌入式主機，它可以使嵌入式應用程序在各種 USB 設備中使用。它介紹了 Microship 帶有 USB On-The-Go （OTG） 模塊的微控制器。

　　USB概述

　　有許多關于 USB 的參考資料，包括 USB 2.0 規范本身，提供了有關 USB 操作的詳細信息。本節僅旨在提供本應用筆記中引用的術語或理解堆棧操作所需的術語的簡要定義。

　　USB 主機和外圍設備

　　典型的 USB 系統由一臺主機和一個或多個外圍設備（通常簡稱為“設備”）組成。每個設備只能與主機通信；設備之間可能無法直接通信。主機發起總線上的所有通信。僅當主機請求時，設備才可以向主機發送數據，并且它必須能夠接收主機發送的數據。設備通常使用 B 型插座或具有固定電纜。

　　大多數 USB 外圍設備都分為幾類，稱為類。每個類別對其通信格式都有特殊要求。主機必須能夠識別設備的類別并滿足該類別的要求，否則主機無法與設備通信。兩個示例類是 HID（人機接口設備）（例如在鼠標上）和大容量存儲（例如在閃存驅動器上）。客戶端驅動程序為類提供應用程序級支持。某些 USB 外圍設備是特定于供應商的，不屬于預定義的類別之一。客戶端驅動程序必須專門為這些設備編寫。

　　可以通過使用集線器來擴展可以連接到主機的設備數量。USB是一個分層的星形網絡。通常，集線器允許四個或七個設備連接到單個端口。多可以將五個集線器鏈接在一起，多可創建五層。總線上多可連接 127 個設備（包括集線器）。

　　完整的 USB 主機使用 A 型插座，并且必須能夠與任何設備通信。這種支持可以通過在連接設備之前必須安裝在主機上的特殊驅動程序來提供。必須支持集線器，并且每個端口必須能夠提供至少 100 mA 的電流。

　　主機與嵌入式主機

　　USB 嵌入式主機與 USB 主機在幾個小但重要的方面有所不同。USB嵌入式主機：

　　僅支持特定的外圍設備和/或設備類別。

　　僅支持受支持設備所需的傳輸類型。

　　集線器支持是可選的。

　　放寬了電源要求。

　　這些限制允許嵌入式主機在具有固定、有限內存的設備上實現。

　　主機模式操作

　　在USB系統中，主機控制總線上的所有流量。設備只能響應來自主機的請求；它可能不會啟動數據傳輸。USB OTG 模塊可用于主機或設備模式。兩種模式的具體操作方法有所不同。

　　USB 傳輸可以包含多個事務，而事務可以包含多個數據包。此外，單次傳輸可以包含多個數據階段事務。圖 1 顯示了單個 USB 傳輸的通用格式。

　　圖 2 通用傳輸結構

　　控制權轉移通常需要所有三個事務。讀取 8 個數據字節的控制傳輸的結構如圖 2 所示。

　　圖 2 控制傳輸結構

　　批量、中斷和同步傳輸不使用 SETUP 令牌或狀態事務。對于批量傳輸，在單個數據階段事務中多可以傳輸 64 個字節。寫入 128 個數據字節的批量傳輸需要兩個數據級事務，其結構如圖 3 所示。

　　圖 3 批量傳輸結構

　　USB 嵌入式主機堆棧在數據包級別的主機模式下與 USB OTG 模塊連接，但 ACK 數據包由模塊自動處理。當嵌入式主機發出圖 3 所示的批量傳輸時，它必須明確發出命令來傳輸兩個 OUT 和兩個 DATA0/1 數據包。當嵌入式主機發出圖 2 所示的控制傳輸時，它必須明確發出命令來傳輸所有 SETUP、DATA0/1、IN 和 OUT 數據包，總共 6 個數據包。