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Gibt es ein aktuelles USB-Kommunikationsprotokoll?


Die meisten von uns denken nie an unsere USB-Geräte, wir schließen sie einfach an und vergessen sie. Aber was ist, wenn Sie der neugierige Typ sind, der mehr darüber wissen möchte, wie USB funktioniert? Der heutige SuperUser Q & A-Post hat Antworten auf Fragen eines neugierigen Lesers.

Die heutige Frage-Antwort-Sitzung kommt dank SuperUser zustande - einer Unterteilung von Stack Exchange, einer Community-gesteuerten Gruppierung von Q & A-Websites.

Foto mit freundlicher Genehmigung von Evilelka Kowalski (Flickr).

Die Frage

SuperUser-Leser smeeb möchte wissen, ob es tatsächlich ein USB-Kommunikationsprotokoll gibt:

Laut Wikipedia USB:

  • Definiert die Kabel, Anschlüsse und Kommunikationen Protokolle, die in einem Bus für Verbindung, Kommunikation und Stromversorgung zwischen Computern und elektronischen Geräten verwendet werden.

Gibt es ein USB-Kommunikationsprotokoll ? Mein Verständnis ist:

  1. Du verbindest ein USB-Gerät mit einer Maschine (Ubuntu oder irgendeine Art von Linux zum Beispiel).
  2. Linux findet den Gerätetreiber für dieses Gerät irgendwie ( Bonus, wenn du es weißt! ) und lädt es
  3. Das Gerät ist jetzt unter / dev / theDevice verbunden.
  4. Userspace Apps können nun lesen und schreiben nach / dev / theDevice und der Treiber behandelt die Low-Level-Eingabe und -Ausgabe an das darunterliegende Gerät / die Hardware.

Soweit ich das beurteilen kann, erscheint ein USB-Kommunikationsprotokoll nirgendwo in diesem Flow. Wenn mein Verständnis stimmt, ist der USB nur die Kabel- und elektrische Verbindung zwischen dem PC und dem Gerät.

Falsche ich hier? Implementiert USB tatsächlich eine Art Low-Level-Protokoll, das den obigen Fluss unterstreicht? Wenn ja, was ist das und wie funktioniert es bei einer 30.000-Fuß-Ansicht?

Gibt es ein aktuelles USB-Kommunikationsprotokoll?

Die Antwort

SuperUser-Mitwirkende RedGrittyBrick und projectdp haben die Antwort für uns. Zuerst RedGrittyBrick:

Ja (siehe USB-Protokolle).

Wie ich es verstehe, definiert die USB-Spezifikation einen komplexen Satz von Schichtprotokollen und Geräteprofilen.

Zum Beispiel können USB-Geräte Level-Templates wie Massenspeicher, Tastatur, Human-Interface-Gerät usw. und werden von einem generischen Gerätetreiber verwaltet. Einige USB-Geräte können auf einer niedrigeren Ebene kommunizieren, so dass die Low-Level-USB-Unterstützung des Betriebssystems erkennen kann, dass gerätespezifische höhere Treiber benötigt werden.

Gefolgt von der Antwort von projectdp:

Frage

Gibt es a Low-Level-USB-Kommunikationsprotokoll in Aktion und was ist das?

Antwort

Ja, gibt es. Die USB-Spezifikation enthält das USB-Protokoll, das die Art definiert, wie der Bus auf einer Bit-Ebene verwendet wird. Dies wäre das Low-Level-Protokoll, das den Protokollen höherer Ebenen zugrunde liegt (z. B. Massenspeicher, HID usw.).

Für Einzelheiten zur Funktionsweise des USB-Protokolls ist dieses OSDev-Wiki hilfreich. Hier noch eine interessante Beschreibung mit Sequenzdiagrammen zur Beschreibung der verschiedenen Datentransaktionen per USB-Protokoll:

Bonusfrage

Wie findet Linux den Gerätetreiber für dieses Gerät?

Bonusantwort

Unter Linux Bei Verwendung eines USB-fähigen Kernels wird aufgrund der USB-Spezifikation ein funktionierendes USB-Gerät über die Hardware und den Kernel erkannt. Auf der Hardware-Seite erfolgt die Erkennung durch den USB-Host-Controller. Dann übernimmt der Host-Controller-Treiber im Kernel und übersetzt die Low-Level-Bits auf dem Draht zu USB-Protokoll-formatierten Informationen. Diese Informationen werden dann im usbcore-Treiber im Kernel eingetragen.

Ich habe diesen exzellenten Opensourceforu-Artikel paraphrasiert, der im Linux-Kontext viel detaillierter und verständlicher ist.

Schaut euch den Rest von die lebhafte Diskussion über den Thread Link weiter unten!


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