從拓撲上來看，USB子系統并不以總線的方式來部署，它是一顆由幾個點對點的連接構成的樹。

它主要包括了USB連接、USB host controller和USB device三個部分。而USB device還包括了hub和功能設備等。下面還是逐個說說吧。

什么是USB controller？在一個USB系統中只能有一個host，其實說白了就是咱們的主機，而USB和主機的接口就是host controller，你的主機總不可能只能有一個USB host controller吧，所以說一個主機可以支持多個host controller，比如分別屬于不同廠商的。那么USB host controller本身是做什么的？這個問題復旦人甲兄弟說的太精彩了，我還是直接拿來吧。controller，控制器，顧名思義，用于控制，控制什么，控制所有的usb設備的通信。通常計算機的cpu并不是直接和usb設備打交道，而是和控制器打交道，他要對設備做什么，他會告訴控制器，而不是直接把指令發給設備，然后控制器再去負責處理這件事情，他會去指揮設備執行命令，而cpu就不用管剩下的事情，他還是該干嘛干嘛去，控制器替他去完成剩下的事情，事情辦完了再通知cpu。否則讓cpu去盯著每一個設備做每一件事情，那是不現實的，那就好比讓一個學院的院長去盯著我們每一個本科生上課，去管理我們的出勤，只能說，不現實。所以我們就被分成了幾個系，通常院長有什么指示直接跟各系領導說就可以了，而系主任就會去安排下面的人去執行具體的任務，完了之后他們就會像院長匯報。

那么hub是什么？還是拿復旦人甲現成的答案吧，不能怪我不努力，只是復旦人甲說的太精彩了。在大學里，有的宿舍里網口有限，但是我們這一代人上大學基本上是每人一臺電腦，所以網口不夠，于是有人會使用hub，讓多個人共用一個網口，這是以太網上的hub，而usb的世界里同樣有hub，其實原理是一樣的，任何支持usb的電腦不會說只允許你只能一個時刻使用一個usb設備，比如你插入了u盤，你同樣還可以插入usb鍵盤，還可以再插一個usb鼠標，因為你會發現你的電腦里并不只是一個usb接口。這些口實際上就是所謂的hub口。而現實中經常是讓一個usb控制器和一個hub綁定在一起，專業一點說叫集成，而這個hub也被稱作root hub，換言之，和usb控制器綁定在一起的hub就是系統中最根本的hub，其它的hub可以連接到她這里，然后可以延伸出去，外接別的設備，當然也可以不用別的hub，讓usb設備直接接到root hub上。

而USB連接指的就是連接device和host（或hub）的四線電纜。電纜中包括的VBUS（電源線）、GND（地線）還有兩根信號線。USB系統就是通過VBUS和GND向設備提供電源的。主機對連接的USB設備提供電源供其使用，而每個USB設備也能夠有自己的電源。

咱們的USB大樹要想茁長成長也離不開USB協議。USB總線是一個單主方式的實現，是一種輪詢方式的總線。2.0協議規定所有的數據傳輸都必須由主機發起，host controller初始化所有的數據傳輸，各種設備緊緊圍繞在主機周圍。

USB通信最基本的形式是通過USB設備里一個叫 endpoint 的東東，而主機和endpoint之間的數據傳輸是通過 pipe 。有關 endpoint 和 pipe ，復旦人甲同樣也有精辟的見解：endpoint就是通信的發送或者接收點，你要發送數據，那你只要把數據發送到正確的端點那里就可以了。之所以U盤有兩個 bulk 端點，是因為端點也是有方向的，一個叫做 Bulk? in，一個叫做 Bulk? out，從usb主機到設備稱為out，從設備到主機稱為in。而管道，實際上只是為了讓我們能夠找到端點，就相當于我們日常說的郵編地址，比如一個國家，為了通信，我們必須給各個地方取名，完了給各條大大小小的路取名，比如你要揭發你們那里的官員腐敗，你要去上訪，你從某偏僻的小縣城出發，要到北京來上訪，那你的這個端點(endpoint)就是北京，而你得知道你來北京的路線，那這個從你們縣城到北京的路線就算一條管道。有人好奇的問了，管道應該有兩端吧，一個端點是北京，那另一個端點呢?答案是，這條管道有些特殊，就比如上訪，我們只需要知道一端是北京，而另一端是哪里無所謂，因為不管你在哪里你都得到北京來上訪。沒聽說過你在山西你可以上訪，你要在寧夏還不能上訪了，沒這事對吧。嚴格來說，管道的另一端應該是usb主機，即前面說的那個host，usb協議里邊也是這么說的，協議里邊說pipes代表著一種能力，怎樣一種能力呢，在主機和設備上的端點之間移動數據,聽上去挺玄的。

端點不但是有方向的，而且這個方向還是確定的，或者in，或者out，沒有又是in又是out的。你到北京就叫上訪，北京的下來就叫慰問。有沒有特殊的呢，看你怎么去理解0號端點了，協議里規定了，所有的USB設備必須具有端點0，它可以作為in端點，也可以作為out端點，USB系統軟件利用它來實現缺省的控制管道，從而控制設備。端點也是限量供應的，不是想有多少就有多少的，除了端點0，低速設備最多只能擁有2個端點，高速設備也最多只能擁有15個in端點和15個out端點。這些端點在設備內部都有唯一的端點號，這個端點號是在設備設計時就已經指定的。

為什么端點0就非要那么的個性那？這還是有內在原因的。管道的通信方式其實有兩種，一種是stream的，一種是message的，message管道要求從它那兒過的數據必須具有一定的格式，不是隨便傳的，因為它主要就是用于主機向設備請求信息的，必須得讓設備明白請求的是什么。而stream管道就沒這么苛刻，要隨和多了，它對數據沒有特殊的要求。協議里說，message管道必須對應兩個相同號碼的端點，一個用來in，一個用來out，咱們的缺省管道就是message管道，當然，與缺省管道對應的端點0就必須是兩個具有同樣端點號0的端點。

USB endpoint有四種類型，分別對應了四種不同的數據傳輸方式。它們是控制傳輸（Control Transfers），中斷傳輸（Interrupt Data Transfers），批量傳輸(Bulk Data Transfers)，等時傳輸(Isochronous Data Transfers)。控制傳輸用來控制對USB設備不同部分的訪問，通常用于配置設備，獲取設備信息，發送命令到設備，或者獲取設備的狀態報告。總之就是用來傳送控制信息的，每個USB設備都會有一個endpoint 0的控制端點，內核里的USB core使用它在設備插入時進行設備的配置。

中斷傳輸用來以一個固定的速率傳送少量的數據，USB鍵盤和USB鼠標使用的就是這種方式，USB的觸摸屏也是，傳輸的數據包含了坐標信息。

批量傳輸用來傳輸大量的數據，確保沒有數據丟失，并不保證在特定的時間內完成。U盤使用的就是批量傳輸，咱們用它備份數據時需要確保數據不能丟，而且也不能指望它能在一個固定的比較快的時間內拷貝完。

等時傳輸同樣用來傳輸大量的數據，但并不保證數據是否到達，以穩定的速率發送和接收實時的信息，對傳送延遲非常敏感。顯然是用于音頻和視頻一類的設備，這類設備期望能夠有個比較穩定的數據流，比如你在網上QQ視頻聊天，肯定希望每分鐘傳輸的圖像/聲音速率是比較穩定的，不能說這一分鐘對方看到你在向她向你深情表白，可是下一分鐘卻看見畫面停滯在那里，只能看到你那傻樣一動不動，你說這不浪費感情嘛。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Linux那些事儿 之 戏说USB(3)我是一棵树的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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