Er der en faktisk USB-kommunikationsprotokol?

De fleste af os tænker aldrig på vores USB-enheder, vi plugger dem bare ind og glemmer dem. Men hvad nu hvis du er den nysgerrige type, der vil vide mere om, hvordan USB virker? Dagens SuperUser Q & A-indlæg har svarene på en nysgerrig læsers spørgsmål.

Dagens Spørgsmål & Svar session kommer til os med venlig hilsen af ​​SuperUser-en underafdeling af Stack Exchange, en community-driven gruppe af Q & A-websteder.

Foto courtesy of Evilelka Kowalski (Flickr).

Spørgsmålet

SuperUser-læser smeeb ønsker at vide, om der virkelig er en egentlig USB-kommunikationsprotokol:

Ifølge Wikipedia, USB:

• Definerer kabler, stik og kommunikationsprotokoller, der bruges i en bus til forbindelse, kommunikation og strømforsyning mellem computere og elektroniske enheder.

Men er der en faktisk USB kommunikationsprotokol? Min forståelse er at:

1. Du forbinder en USB-enhed til en maskine (f.eks. Ubuntu eller nogen form for Linux).
2. Linux finder enhedsdriveren for den pågældende enhed på en eller anden måde (bonus hvis du ved det!) og indlæser det.
3. Enheden er nu forbundet under / Dev / theDevice.
4. Brugerplads apps kan nu læse og skrive til / Dev / theDevice og føreren håndterer input og output på lavt niveau til den underliggende enhed / hardware.

Så vidt jeg kan fortælle, a USB kommunikationsprotokol vises ikke overalt i dette flow. Hvis min forståelse er korrekt, er USB bare kablet og den elektriske forbindelse mellem pc'en og enheden.

Er jeg forkert her? Implementerer USB faktisk en form for lavprotokol, der understreger strømmen ovenfor? Hvis ja, hvad er det, og hvordan fungerer det med en 30.000 fods visning?

Er der en faktisk USB-kommunikationsprotokol?

Svaret

SuperUser bidragsydere RedGrittyBrick og projectdp har svaret for os. Først op, RedGrittyBrick:

Ja (se USB-protokoller).

Som jeg forstår, definerer USB-specifikationen et komplekst sæt lagdelt protokoller og enhedsprofiler.

USB-enheder kan f.eks. Overholde skabeloner på højt niveau som masselagring, tastatur, human interface enhed osv. Og administreres af en generisk enhedsdriver. Nogle USB-enheder kan kommunikere på et lavere niveau, så operativsystemets understøttede USB-understøttelse kan genkende, at der kræves enhedsspecifikke højere niveaudrivere..

Efterfulgt af svaret fra projektdp:

Spørgsmål

Er der en lavniveau USB-kommunikationsprotokol i aktion, og hvad er det?

Svar

Ja der er. USB-specifikationen indeholder USB-protokollen, som definerer den måde, hvorpå bussen bruges på et bitniveau. Dette ville være protokollen på lavt niveau, der ligger til grund for protokollerne på højere niveau (dvs. masselagring, HID osv.).

For specifikationer om hvordan USB-protokollen fungerer, er denne OSDev wiki hjælpsom. Her er en anden interessant beskrivelse ved hjælp af sekvensdiagrammer til at beskrive de forskellige datatransaktioner pr. USB-protokollen.

Bonus spørgsmål

Hvordan finder Linux og indlæser enhedsdriveren til den pågældende enhed?

Bonus Svar

På Linux, når du bruger en USB-aktiveret kerne, registreres en fungerende USB-enhed via hardware og kernel på grund af USB-specifikationen. På hardware side udføres detektionen af ​​USB Host Controller. Derefter i kernen overfører Host Controller Driveren og oversætter de lavtliggende bit på ledningen til USB-protokollformateret information. Denne information bliver så befolket i usbcore driveren i kernen.

Jeg parafraseret fra denne fremragende Opensourceforu-artikel, som har meget mere detaljeret og klarhed om dit spørgsmål i Linux-sammenhængen.

Sørg for at tjekke resten af ​​den livlige diskussion via trådlinket nedenfor!

Har du noget at tilføje til forklaringen? Lyde af i kommentarerne. Vil du læse flere svar fra andre tech-savvy Stack Exchange brugere? Tjek den fulde diskussionstråd her.