什么是uart

　　通用異步收發傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通常稱作UART，是一種異步收發傳輸器，是電腦硬件的一部分。它將要傳輸的資料在串行通信與并行通信之間加以轉換。作為把并行輸入信號轉成串行輸出信號的芯片，UART通常被集成于其他通訊接口的連結上。

　　具體實物表現為獨立的模塊化芯片，或作為集成于微處理器中的周邊設備。一般是RS-232C規格的，與類似Maxim的MAX232之類的標準信號幅度變換芯片進行搭配，作為連接外部設備的接口。在UART上追加同步方式的序列信號變換電路的產品，被稱為USART（Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter）。

　　UART是一種通用串行數據總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實現全雙工傳輸和接收。在嵌入式設計中，UART用于主機與輔助設備通信，如汽車音響與外接AP之間的通信，與PC機通信包括與監控調試器和其它器件，如EEPROM通信。

　　什么是usb

　　USB，是英文Universal Serial Bus（通用串行總線）的縮寫，是一個外部總線標準，用于規范電腦與外部設備的連接和通訊。是應用在PC領域的接口技術。USB接口支持設備的即插即用和熱插拔功能。USB是在1994年底由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯合提出的。

　　下一代USB接口將會有改動方向，下一代的Type-C USB接口，可支持正反兩面插，并且傳輸數據信號強，但目前（2014年）生產商有限。

　　理論上USB接口可用于連接多達127個外設，如鼠標、調制解調器和鍵盤等。USB自從1996年推出后，已成功替代串口和并口，并成為二十一世紀個人電腦和大量智能設備的必配的接口之一。

　　usb作為一種串行接口，應用日益廣泛。如同每個工程設計人員必須掌握I2C，RS232這些接口一樣，我們也必須掌握usb.

　　但是usb的接口協議實在有點費解，linux uhci驅動作者之一Alan Stern曾經就說過“The USB documentation is downright evil. Most of it is just crap， written by a committee. You‘re better off ignoring most of it ”。

　　本文將從整體上介紹usb協議，包括usb host ，usb hub，usb function。希望能給讀者一個總體上的了解。也因此，文章將分成相應的三部分講解 。

　　一、usb function

　　1。初識usb.usb是一種串行接口協議，它靠d+，d-兩條數據線構成的差分線來進行數據傳輸，這讓我們非常感興趣它到底和我們通常熟悉兩線 rs232/485有何區別。了解這種區別有助于我們對usb作一個深入的了解。那么讓我們回想一下到底一個兩線rs232的數據是如何傳送的，

　　在這里我們的重點在于，我們發現要在串行口傳送數據一個最體碼的要求恐怕就是：要知道數據傳輸何時開始，何時結束。即如何delimit.那么 rs232怎么做的。顯然，在idle（空閑）時，即無數據傳送時，數據線處于高電平，等到有數據開始傳送，發送方首先拉低數據線（start），表示數 據傳輸開始，接受端也因為這個“start”信號開始準備接受即將到來的數據，類似一次握手，隨后，在兩者之間的數據傳送開始，結束后主方再次拉高數據 線，表示結束傳輸，自此兩者重新進入Idle狀態。等待下一輪傳送開始。

　　了解了rs232，那么我們自然想到usb如何做到這個呢，既然是串行位流傳輸，也理所當然的解決這個問題。沒錯，Usb協議必然要解決這個問題，讓我們作一個類似rs232的比較吧！類似于rs232，usb的傳輸楨如圖二：

　　（這里我們暫時忽略這個傳輸所代表的意義）為了說明問題，我們對一些問題簡化，我們定義這樣幾個狀態：

　　假設D+，D-分別表示usb信號線的電平信號。那么對于usb full speed function（high speed ，low speed是不同的），我們定義差分數據線上可能出現的四個狀態：

　　Data J state:D+=1，D-=0；

　　Data K state:D+=0，D-=1；

　　SE0：D+=D-=0;

　　SE1：D+=D-=1

　　這個對usb full speed function來說，idle狀態將處于Data J state，se0表示一楨結束。看這個圖是不是很像我們熟悉的rs232。沒錯！！！他們確實很相似。在無數據傳輸時，它們都處于Idle狀態，當要開 始傳輸數據時，先發一個sync（同步信號，rs232為start，usb為一sync字節，見協議說明）信號進行“握手”，而后開始傳輸，當傳輸要結 束時，發一stop信號（usb為一個se0狀態表示要結束傳輸），最后又進入idle態等待新的傳輸。不過，你可能更加注意到，他們還是不同的。不同在 于usb是按“packet” 進行傳輸的，就是說它傳輸的最小單位是packet，而rs232是按字節傳送的，也即它的最小傳送單位是字節。既然是按pakcet傳送，想想我們相較 于rs232的按字節單位傳輸，我們可以得到哪些“好處”。想想看，pakcet的好處不就在于我們可以靈活的定義數據的傳送格式，傳送方式，從而可以適 應各種各樣的串行設備，這不就是所謂的“通用串行總線”嗎？

　　簡介：從本節開始，我們將介紹usb的傳輸機制。這節先介紹usb現有傳輸方式的背景知識，做為對下節將要展開的四種傳輸類型，描述符，等相關知識的一個導引。