USB 공부

인터페이스와 속도 비교

인터페이스	유형	연결개수(최대)	거리(최대)	속도(최대 bps)	일반적인 용도
USB 3.1	이중 단방향 (dual simplex) 직렬	버스당 127개	1(5 허브 사용 시 5)m	10G	이동식 대용량 저장장치, 비디오
USB 3.0	이중 단방향 직렬	버스당 127개	2(5 허브 사용시 10)m	5G	이동식 대용량 저장장치, 비디오
USB 2.0	반 이중 (half duplex) 직렬	버스당 127개	5(5허브 사용시 30)m	1.5M, 12M, 480M	키보드, 마우스, 디스크 드라이브, 스피커, 프린터, 카메라
CAN 버스	직렬	다양한 하드웨어	500 @125kbps	1M @40m	자동차
eSATA	직렬	2(포트 확장 시 16)	2	6G	디스크 드라이브
이더넷	직렬	1024	500, 속도에 따라 다름, 광통신 이용 시 더욱 원거리 통신이 가능	10G	범용 네트워크 통신
IEEE-1394 (파이어와이어(FireWire))	직렬	64	100	3.2G	비디오, 이동식 대용량 저장장치
IEEE-488 (GPIB)	병렬	15	20	8M	산업용 장비
I2C	동기식 직렬	1007	부하와 속도에 따라 다양함	3.4M	임베디드 시스템, 범용
마이크로와이어(Microwire)	동기식 직렬	8	3	2M	임베디드 시스템, 범용
미디(MIDI)	직렬식 커런트 루프(current loop)	2(MIDI 쓰루 포트로 확장 가능)	15	31.25k	음악, 무대 제어
병렬 프린터 포트	병렬	2(데이지 체인 지원시 8)	3 ~ 10	16M	프린터, 스캐너, 디스크 드라이브
RS-232 (EIA/TIA-232)	비동기 직렬	2	15 ~ 30	20k (특수 목적 하드웨어 사용시 고속 통신 가능)	임베디드 시스템, 범용
RS-485 (TIA/EIA-485)	비동기 직렬	32 단위 부하(하드웨어에 따라 256개까지 확장 가능)	1200	10M	데이터 수집 및 제어 시스템
SPI	동기식 직렬	하드웨어에 따라 다양함	부하와 속도에 따라 다양함	2M 또는 하드웨어에 따라 고속 통신 가능	임베디드 시스템, 범용
썬더볼트 (Thunderbolt)	전이중(full duplex) 직렬	7	3m(구리선), 100m(광통신)	10G(v1), 20G(v2)	이동식 대용량 저장장치, 비디오

USB 트랜잭션 관련 정보

패킷 유형	PID	값 (이진)	사용되는 전송방식	소스	버스 속도	설명
토큰 (트랜잭션 형식 식별)	OUT	0001	전부	호스트	전부	OUT 트랜잭션용 디바이스, 엔드포인트 주소
	IN	1001	전부	호스트	전부	IN 트랜잭션용 디바이스, 엔드포인트 주소
	SOF	0101	프레임 시작	호스트	전부	프레임 시작 마커와 프레임 번호
	SETUP	1101	제어	호스트	전부	SETUP 트랜잭션용 디바이스, 엔드포인트 주소
데이터 (데이터와 상태 코드 전송)	DATA0	0011	전부	호스트, 디바이스	전부	데이터 토글 또는 데이터 PID 시퀀싱
	DATA1	1011	전부	호스트, 디바이스	전부	데이터 토글 또는 데이터 PID 시퀀싱
	DATA2	0111	등시성	호스트, 디바이스	하이	데이터 PID 시퀀싱
	MDATA	1111	등시성, 분할 트랜잭션	호스트, 디바이스	하이	데이터 PID 시퀀싱
핸드셰이크 (상태 코드 전송)	ACK	0010	제어, 벌크, 인터럽트	호스트, 디바이스	전부	수신 측에서 데이터 패킷을 에러 없이 받았음
	NAK	1010	제어, 벌크, 인터럽트	디바이스	전부	수신 측에서 데이터를 받지 못했거나 송신 측이 데이터를 보내지 못했거나 전송할 데이터가 없음
	STALL	1110	제어, 벌크, 인터럽트	디바이스	전부	지원하지 않는 제어 리퀘스트이거나 엔드포인트가 멈췄음
	NYET	0110	제어 쓰기, 벌크 OUT, 분할 트랜잭션	디바이스	하이	디바이스가 데이터 패킷을 에러 없이 수신했으나, 추가 데이터에 대해서는 준비되지 않음. 또는 허브가 분할 데이터를 완전히 처리하지 못함
특수	PRE	1100	제어, 인터럽트	호스트	풀	다음 패킷이 로우스피드라는 것을 식별할 수 있도록 호스트가 선행해서 만들어냄(로우/풀 스피드 구간에서만 사용)
	ERR	1100	전부	허브	하이	분할 트랜잭션에서 로우/풀 스피드 에러를 보고하기 위해 허브가 반환(하이스피드 구간에서만 사용)
	SPLIT	1000	전부	호스트	하이	분할 트랜잭션을 나타내는 토큰 패킷 앞에 옴
	PING	0100	제어 쓰기, 벌크 OUT	호스트	하이	NYET 후에 벌크 OUT, 제어 쓰기 데이터 트랜잭션용 BUSY 체크
	EXT	0000	-	호스트	전부	프로토콜 확장 토큰

일반적인 USB 2.0 순서

1. 시스템이 새 디바이스를 갖는다.
2. 허브가 디바이스를 감지한다.
3. 호스트가 새 디바이스 정보를 얻는다.
4. 허브는 디바이스가 풀스피드인지 로우스피드인지 감지한다.
5. 허브가 디바이스를 리셋한다.
6. 호스트는 풀스피드 디바이스가 하이스피드도 지원하는지 확인한다.
7. 허브는 디바이스와 버스 사이의 신호 경로를 설정한다.
8. 호스트는 Get Descriptor 리퀘스트를 보내 기본 파이프의 최대 패킷 크기를 알아낸다.
9. 호스트가 주소를 할당한다.
10. 호스트는 디바이스 기능에 관한 정보를 읽어온다.
11. 호스트가 디바이스에게 추가 정보를 요청한다.
12. 호스트가 디바이스 드라이버를 할당하고 메모리로 가져온다(혼성 디바이스는 예외)
13. 호스트 디바이스 드라이버가 컨피규레이션을 선정한다.

디바이스 디스크립터

Offset	필드	크기	설명
0	bLength	1	디스크립터 바이트 크기(0x12)
1	bDescriptorType	1	상수 값 DEVICE(0x01)
2	bcdUSB	2	USB 규격 릴리스 번호(BCD)
4	bDeviceClass	1	클래스 코드
5	bDeviceSubClass	1	서브클래스 코드
6	bDeviceProtocol	1	프로토콜 코드
7	bMaxPacketSize0	1	엔드포인트 0의 최대 패킷 크기
8	idVendor	2	Vendor ID
10	idProduct	2	Product ID
12	bcdDevice	2	디바이스 릴리스 번호(BCD)
14	iManufacturer	1	제조사에 대한 문자열 디스크립터 인덱스
15	iProduct	1	제품에 대한 문자열 디스크립터 인덱스
16	iSerialNumber	1	일련번호에 대한 문자열 디스크립터 인덱스
17	bNumConfigurations	1	가능한 컨피규레이션 개수

참조 : [도서] USB 완전정복