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USB拓扑结构和USB系统软硬件组成
& &USB是英文Universal SerialBus的简称，中文名称是“通用串行总线”。调查一下中关村的硬件市场，可以列举出一大堆 USB 设备:USB移动硬盘、USB数码相机、USBMP3播放器、USB数码相机、USB键盘、鼠标、游戏手柄……仿佛所有的计算机硬件都沾上了USB的边。USB支持即插即用(PlugandPlay)，即允许外设在主机和其他外设工作时进行连接、配置、使用和删除。应用USB总线规范，可以清除PC上过多的I/O接口，而仅以一个串行接口取代，使得PC与外部设备之间的连接变得更加容易。关键词：
& & (1) 握手应答包(AcknowledgePacket，简写为ACK)。用于USB主机与设备之间数据传输时,指示应答的握手& && &&&信号。
& & (2)缓冲区(Buffer)。计算机或者是嵌入式系统中，用于暂时存储不能及时或大量传送的数据的内存单元。
& & (3) 批量传输(BulkTransfer)。USB的4种传输类型之一。用于对时间没有特殊要求，但总量很大的数据的& && &&&传输。
& & (4) 总线枚举(BusEnumeration)。USB主机对于USB设备的检测和配置。
& & (5) 控制传输(ControlTransfer)。USB的4种传输类型之一。主要用于主机与设备之间配置、命令及状态等& && & 数据的传输。
& & (6)设备(Device)。这是一个非常重要的概念，是指能够实现某种USB功能的逻辑或物理实体。USB协议将设& && & 备分为3个层次:
& && & 从最低的层次来讲，设备指的就是单个的元件,比如一个Flash存储设备;
& && & 从更高一层次来讲，设备是能够实现某种特定功能的硬件的集合体，比如USB的接口设备；
& && & 最高层次上的USB设备，是指其所能够实现的功能。在文中没有特殊提到时,设备指的就是一个USB集线& && & 器或者是一种USB的功能。比如优盘就是一个USB设备，因为它能实现USB的MassStorage的功能。
& & (7)端点(Endpoint，简写为EP)。又一个重要的概念。从物理机制来说，端点可以是嵌入式系统或PC上的一& && & 个数据缓冲区，用来存放和发送 USB的各种数据；从逻辑上来说，端点可以视为数据的收发器,可以按& && & 照定义的传输方式来交换数据。每个端点都有惟一确定的地址，即端点号。每个端点根据相关硬件芯片& && & 的不同设置成不同的传输特性，比如输入/输出端点、配置端点及批量传输端点等。
& & (8)域(Field)。USB协议中规定的组成包的单元。
& & (9)帧(Frame)。这是一个时间概念，指的是从一个SOF令牌开始到下一个SOF发送之间的时间，其中包含了& && & 一系列的数据传送。
& &(10)功能(Function)。通过USB实现的某种作用或任务。比如USB的数码相机等，它同时也是一个USB的设& && && &备，起到了传输照片数据等的功能。
& & (11)人机交互设备(HumanInterface Device，简写为HID)。USB协议规定的设备类之一。常见的USB鼠标、& && & 键盘等设备均属于HID。Windows等操作系统对于HID有很好的支持，提供了完整的驱动程序。HID的PC& && && &级开发因此仅需针对应用级用户程序。
& &(12)主机(Host)。是整个USB体系的核心。它包括主机接口控制器硬件和驱动程序2个层次。
& &(13)集线器(Hub)。提供USB设备到主机的连接点。能够为相应的 USB 设备提供电源，并在一定程度上检测& && & 和管理连接的USB设备。
& & (14)同步传输(IsochronousTransfer)。4种USB传输类型之一。适用于对时间有严格要求的数据的传输，比& && & 如音频数据的传输。USB总线能够保证为同步传输提供固定的带宽，并有可能因此占用批量传输等的带& && & 宽，而优先满足同步传输的需要。
& & (15)最低有效位(LeastSignificant Bit，简写为 LSB)。
& & (16)微控制器(MicroController Unit ,简写为MCU)。国内俗称单片机。
& & (17)最高有效位(MostSignificant Bit ,简写为MSB)。
& & (18)移动式USB(USB On TheGo,简写为OTG)。基于 USB协议2.0的补充版本，用于解决USB点对点通信的瓶& && && &颈。OTG既具有USB主机的功能，又具有 USB设备的功能，并且能够自由地在这两种角色中进行切换。
& &(19)包(Packet)。USB协议中规定的有一定格式的数据组合。典型的一个包中,包含了该包的信息、传输的数& && & 据和校验纠错信息等3部分。可以说，包是USB数据传输的最基本单位。
& & (20)个人计算机(PersonalComputer，简写为PC)。
& & (21)包标志域(PacketIdentified Field,简写为PID)。用于表明包的类型和格式的域。
& & (22)即插即用(Play andPlug，简写为PnP)。基于PC的一项技术，用于管理I/O地址、内存地址和IRQ等在内& && & 的主机资源，使得外部设备能够使用的PC中没有冲突的某项资源。
& &(23)端口(Port)。USB设备的接入点，一般由集线器或USB主机的根集线器提供。
& &(24)事务(Transaction)。USB中基于一个端点的数据发送与接收的行为。注意与Transfer的区别。
& &(25)传输(Transfer)。USB的各种数据发送的总的格式。包括4种传输类型。传输由1笔或多笔事务组成。
& & (26)嵌入式USB主机(EmbeddedUSB Host)。随着对USB点对点方案的发展，出现“嵌入式 USB主机”的解决& && & 方案的需求，这也是一个新的提法和名称。指的是在嵌入式系统中实现USB主机的功能，从功能上来& && && &说，它应该完全具备和PC上一样的所有USB主机的功能，但是，从实现的角度来讲，由于PC有很大的不& && & 同，因此，凡是书中叙述有关如此内容的时候，均会严格标注“嵌入式USB主机”。
USB的拓扑结构如下图所示：
&&USB的拓扑体系由3种元素组成：主机、Hub和设备。在PC平台上的USB中，PC就是主机和根Hub，用户可以将设备和下级Hub与之连接。而这些附加的Hub又可以连接更下一级的Hub和设备，从而构成了星形结构。在USB协议1.1中，一个USB的拓扑网络最多可以支持4个Hub层(包括最后一级设备后共5层)以及127个外设。而在最新的USB协议2.0中，对于Hub层的支持已经达到了6层(包括最后一级设备后共7层)。
下图演示了一个完整的USB系统的软硬件组成以及它们之间的联系：
&&USB系统的软硬件资源可以分为3个层次，即功能层、设备层和接口层。接口层涉及的是具体的物理层，其主要实现物理信号和数据包的交互，也就是在主机端的USB主控制器和设备端的USB总线接口之间传输实际的数据流。设备层主要提供USB基本的协议栈，执行通用的USB的各种操作和请求命令，从逻辑上讲，就是USB系统软件与USB逻辑设备之间的数据交换。最后，功能层提供每个USB设备所需的特定的功能，主机端的这个功能由用户软件和设备类驱动程序提供，而设备端就由功能单元来实现，它们之间的这种联系看作是逻辑上的数据流。
最后，以下表来总结一下USB系统的所有软硬件资源，并重新加以归类。
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关于USB 3.0和系统兼容性 你必须知道的四点
　　据国外媒体报道，USB恐怕是现今最成功的多功能计算机接口，而且也在进行重大的更新。最新版本USB 3.0相对之前的版本做了很大的更新，包括更快的传输速率及更强的电源管理。最新采用USB 3.0标准的设备已经上市，接下来将有更多的USB 3.0新产品出现。 织梦内容管理系统 　　1、传输速率快 内容来自dedecms 　　相对于USB 2.0 ，USB 3.0速度快十倍，几乎可达到发送数据和接收数据在同一时间。由于USB 3.0传输速率非常快，因此设备制造商将其定位为“超速”。 内容来自dedecms 　　2、向下兼容 内容来自dedecms 　　USB 3.0可向下兼容，其插座就是为了兼容目前的插头和电缆，不过传输速率仍是USB 2.0支持的速率。In-Stat预测截止2013年USB 3.0将会主宰外部驱动市场，截止2014年，2.25亿件闪存将会支持USB 3.0。
　　3、电源管理智能化
　　USB 3.0扩展了电流容量，可达到150毫安培，但这并不意味着耗电会更多。目前的USB协议使得设备一直处于加电状态，因此很耗电，而USB 3.0拥有电源管理功能，可使闲置的设备进入闲置、睡眠或暂停三种模式，去除了不必要的能源耗费。 织梦内容管理系统 　　4、尚处于起步阶段
　　去年9月，Linux内核开始内置支持USB 3.0，并且在今年一月份的消费电子展上也出现了第一批的USB 3.0硬件控制器和设备。但是USB 3.0仍然是一种新兴的技术。微软公司Windows尚未支持USB 3.0，英特尔公司在2011年之前也不打算支持USB 3.0。 织梦好，好织梦
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sypress有，到官网看看。
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stm32也要50-60的。
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SL811+MCU&&或&&ISP1161
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MSP430F55XX
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基本上每种ARM9都有USB HOST,不过好像都超过$4
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ARM9不考虑. 要加Flash和SDRAM等一大堆器件. 我想用单32bit处理器芯片.
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MSP430F55XX是16bit的吧. 听说TI的东西向来不便宜
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ATMEL/NXP....很多家都有带FLASH的ARM9,不过好像都远超过$4........
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可以看看CH375,还提供FAT文件系统支持
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【MCU实战经验】+ Nand Flash文件系统（ FTL
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研究生阶段在一家公司实习，主要做一款USB设备的底层驱动，类似BSP，当时有一个需求是设备的USB驱动不需要光盘来安装，而是将USB驱动存放在设备的存储空间内。
当设备通过USB连接电脑时能将存储设备内的Nand Flash当做一个U盘来使用，这样可以直接打开U盘来安装USB驱动。为什么选择Nand Flash来作为存储器而不是选择Nor Flash呢，
因为Nand Flash容量大，相对便宜，适合作为存储器，当前我们的手机、MP3、固态硬盘等存储设备都是使用的Nand Flash。在这里接触了Nand Flash 和FTL。
因为实习的原因，后续在毕业设计时直接使用Nand Flash的FTL结合FAT32文件来作为毕业设计课题，由于个人对STM32比较了解、熟悉，同时STM32F103及其后续版本的100 pin引脚以上芯片都支持
FSMC接口，因此硬件平台选择了STM32F4.
芯片选型：STM32F417ZET6
选型原因：
1、STM32F4支持FSMC总线，支持Nand Flash驱动接口，由于FTL软件本身需要占用较多RAM资源 ，可以通过FSMC新增一块SRAM。（STM32 100 pin以上芯片支持FSMC）
2、STM32F4支持USB device、OTG、Host，可以直接将设备接在电脑上模拟U盘的功能，也可以将U盘接在STM32芯片上，读写U盘的数据；
项目难点介绍：
1、Nand Flash的工艺不能保证NAND的存储块在其生命周期中保持性能的可靠，在NAND的生产中及使用过程中都可能会产生坏块
2、因此需要添加FTL功能实现坏块管理、存储块映射,将不连续的物理块转换成像磁盘一样连续的逻辑块
3、FAT文件系统是不均衡磨损，Nand Flash寿命有限，需要通过FTL来均衡Nand Flash的磨损，
4、需要移植当前现有的FAT文件系统，当时选择了FATFS
5、USB 方面的调试，虽然ST有官方的USB库，但是USB的调试相对比较困难，不能jtag单步调试，只能通过串口来查看。
FTL的实现原理：
FTL需要在RAM中建立一个缓冲区，写数据时首先将数据写到缓冲区中，一段时间后再将数据汇总后再写入Nand Flash中，避面频繁的写Nand Flash，
这样可以延长Nand Flash的寿命。FAT表和数据区不能固定，要将它混着使用，从而FAT表达磨损分布到各个块中，不会某个块很快的坏了。
硬件电路：
由于此硬件属于验证应用，所以板子电路很简单：1、STM32F4最小系统；2、USB OTG；3、USB转串口；4、Nand Flash和片外SRAM。硬件调试基本顺利，电路也是参考STM32F4官方评估板来实现的。
用官方例程验证硬件OK后，才开始软件测试。
软件调试：
1、将串口需要用到的打印函数全部弄好；已备后面的调试用途；
2、包括FATFS移植及到Nand Flash上， 实现基本的文件读写功能；FATFS移植在网上有很多，Nand Flash 接口功能就是使用st自带的。 Nand Flash的驱动基本是一样的。没什么变化；
3、移植USB，实现将Nand Flash 枚举成一个U盘设备，可以通过PC机给Nand Flash拷贝；
以上三步基本花了1个多月的时间来完成。不算快也不算慢；
4、做FTL，在此步骤中ST官方历程中的FTL层，也参考了三星的官方参考文件、NFTL(Numonyx公司的，注Numonyx是Intel 和st的合资公司)以及网上搜到的effective flash translation layer。
这些算法各有所长，具体优势和劣势只做过简单的比较。
这段时间是漫长的等待，从最开始的VC模拟到板子上测试花了很长时间。
总结体会：
1、FTL当前是一个难题，但是各大Nand Flash厂商都有自己的方案，Linux上也有成熟的应用方案，此处只是作为研究课题。
2、STM32的库函数写的挺好，技巧性较强，很好移植，尤其是usb那一块的代码写的很有层次感；
4、usb是一个难题，本人计划再好好研究下usb协议及驱动；
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谢谢楼主分享& && && && && &
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ST有官方的FTL层吗？我怎么找不到，感谢告知
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楼主有参考例程吗?对nand这块一直没弄好
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FTL真心不好找啊....
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官方没找到参考呢，官方参考在那里？
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