关于USB通信速度的疑问

huqinglun · 发表于 2019-4-11 09:46:09

最近在做USB相关的通信，USB协议果然很复杂。协议有SOF首帧，在全速模式下，主机会每1mS发一次。那么在USB半双工属性下，意思是主机和设备一个来回通信的最短响应时间是大于2mS的。

不知道我的描述是否正确，请大神指正。再则提高响应速度的方向是什么呢？谢谢！

albert.hu · 发表于 2019-4-11 10:14:26

不是大神，USB3.0是125us 一次，USB 2.0是1ms一次，更快就USB3.0了

wye11083 · 发表于 2019-4-11 10:18:41

最短响应是1ms，你傻啊，你又不用等主机发下一帧再回应。

enterpriseZ · 发表于 2019-4-11 10:19:25

跟SOF没关系，SOF可以简单的认为是一个心跳包，用于判定设备是否还处于连接状态。

tcm123 · 发表于 2019-4-11 11:32:41

我是这样理解的： USB是主从式，必须由HOST端发起. DEVICE要上传数据怎么办？必须由HOST端不停的询问是否有数据要上传，这个最短响应时间全速就是1Ms（USB键盘响应速度不如PS2的原因）. 一旦开始传输了，只有有ACK回应就可以马上传输下一包了。不用再等1ms.

caixiuwen · 发表于 2019-4-11 12:35:18

如果用bulk传输，full speed情况下一个来回可以很短，比如<0.2ms。但是主机不保证传输时间，总线上其它设备可能影响通信时间。如果用interrupt传输，那主机可以保证在指定时间内传输。

caixiuwen · 发表于 2019-4-11 12:58:26

tcm123 发表于 2019-4-11 11:32
我是这样理解的： USB是主从式，必须由HOST端发起. DEVICE要上传数据怎么办？必须由HOST端不停的询问是否 ...

USB键盘响应速度不如PS2？PS2传输一个字节要0.66ms到1.1ms。PS2键盘按一个键马上松开，至少3个字节，用时1.98ms到3.3ms之间。USB也只需2ms。它俩时间不相上下。。。人手速一般很慢的，不用这么快的查询。一般USB键盘8ms查询一下。

huqinglun · 发表于 2019-4-11 21:07:49

albert.hu 发表于 2019-4-11 10:14
不是大神，USB3.0是125us 一次，USB 2.0是1ms一次，更快就USB3.0了

恩了解了下 3.0是每125us发一次。

huqinglun · 发表于 2019-4-11 21:09:33

wye11083 发表于 2019-4-11 10:18
最短响应是1ms，你傻啊，你又不用等主机发下一帧再回应。

这不是刚了解嘛有不明白的也正常。

huqinglun · 发表于 2019-4-11 21:10:02

enterpriseZ 发表于 2019-4-11 10:19
跟SOF没关系，SOF可以简单的认为是一个心跳包，用于判定设备是否还处于连接状态。 ...

恩好的谢谢！

huqinglun · 发表于 2019-4-11 21:11:24

tcm123 发表于 2019-4-11 11:32
我是这样理解的： USB是主从式，必须由HOST端发起. DEVICE要上传数据怎么办？必须由HOST端不停的询问是否 ...

是的呢。我的想法和你的相同

huqinglun · 发表于 2019-4-11 21:19:19

caixiuwen 发表于 2019-4-11 12:35
如果用bulk传输，full speed情况下一个来回可以很短，比如

高速最小125us 全速最小1ms

caixiuwen · 发表于 2019-4-11 21:30:00

huqinglun 发表于 2019-4-11 21:19
高速最小125us 全速最小1ms

我说可以用bulk传输。。。没说全速中断传输可以小于1ms。。。

huqinglun · 发表于 2019-4-11 21:33:42

caixiuwen 发表于 2019-4-11 21:30
我说可以用bulk传输。。。没说全速中断传输可以小于1ms。。。

哦了解了看错了

huangqi412 · 发表于 2019-4-11 21:36:46

caixiuwen 发表于 2019-4-11 21:30
我说可以用bulk传输。。。没说全速中断传输可以小于1ms。。。

理论上也可以吧 in out管道是并行的同一个sof内单片机先收到out包同周期内返回in包
控制传输不行一次事物只能是读或者写

huangqi412 · 发表于 2019-4-11 21:42:19

huqinglun 发表于 2019-4-11 21:33
哦了解了看错了

首先楼主USB数据量多大比如发送100m数据返回1个字节的来回交互肯定不行先假设为单包数据来回快的情况可以本次收到本次就返回但是USB数据是直接跟主板接口芯片交道芯片再跟CPU交道 CPU再执行你的进程最终你的程序来回一趟时间就不好说了

caixiuwen · 发表于 2019-4-11 21:44:41

huangqi412 发表于 2019-4-11 21:36
理论上也可以吧 in out管道是并行的同一个sof内单片机先收到out包同周期内返回in包
控制传输不行 ...

这个是可行的，但你不能保证先收到OUT，主机可能先发IN。或者主机在OUT后紧接着发IN，设备可能来不及准备。

canspider · 发表于 2019-4-11 21:53:43

理论上可以用bulk传输把USB带宽占满
然后在这个被占满了的带宽上传数据
举个例子：
主机从机不停的收发数据，没有有效数据时，数据全为0。
当有数据要发送时，立即填入当前的URB中
接收方不停的从数据流中判断是否有有效数据

ZXF_CUG · 发表于 2019-4-11 22:14:31

你说的是HID方式吧，bulk或者虚拟串口没有1ms限制

huangqi412 · 发表于 2019-4-12 08:27:53

canspider 发表于 2019-4-11 21:53
理论上可以用bulk传输把USB带宽占满
然后在这个被占满了的带宽上传数据
举个例子：

最终最终还是要看楼主上位机

caixiuwen · 发表于 2019-4-12 09:29:56

canspider 发表于 2019-4-11 21:53
理论上可以用bulk传输把USB带宽占满
然后在这个被占满了的带宽上传数据
举个例子：

不赞同这个观点。占满带宽完全没必要，也没有用。
总线上如果没有其它设备，那完全没必要传输没有用的数据。需要的时候传输就可以了。
总线上如果有其它设备，其它设备要进行bulk传输的话，你的设备不会优先级更高，按照公平使用的原则，你的设备不会占满带宽了。如果其他设备有ISO或者INT传输，那直接就比bulk优先了。bulk可用的带宽更少了。。。试图占满带宽反而可能会造成额外的延时。

canspider · 发表于 2019-4-12 09:58:05

caixiuwen 发表于 2019-4-12 09:29
不赞同这个观点。占满带宽完全没必要，也没有用。
总线上如果没有其它设备，那完全没必要传输没有用的数 ...

占满带宽只是为了让主机一直和从机通讯，这样就可以在任意时刻开始数据传输，不用等SOF或者是某一包传输完成
如果bulk不行还可以用ISO传输，12M的全速设备，1ms一帧，1帧最多可以传1023字节的ISO数据，理论上最快响应速度是1ms
如果要再提高，你可以在数据的发送过程中改写URB缓存。比如发到第10字节时来了数据，那就从第11字节开始填，这样不用等下一个SOF。

caixiuwen · 发表于 2019-4-12 10:42:40

canspider 发表于 2019-4-12 09:58
占满带宽只是为了让主机一直和从机通讯，这样就可以在任意时刻开始数据传输，不用等SOF或者是某一包传输 ...

你这是自己研究的结果？
首先，bulk本来就可以几乎在任意时刻开始传输数据。bulk不需要等SOF。不需要一直传输。
你的URB的说法是你试过了？还是只是想象的？已经提交的URB，再改变缓存内容，确定不会造成竞争问题？
如果全速传输是TT来的，那传到第10字节的时候，包可能早就在TT的缓存里了，你不可能实现改变第11个字节。
或者在早一点，在根端口传输这个包到第10字节的时候，第11个字节可能早已被读到主机控制器的FIFO里面了，你也没机会改了。
又或者是在主机控制器的DMA读到第10字节的时候改？这也不可能，像EHCI那些控制器，你不知道DMA读到哪里了。即使知道，你去改数据，也可能造成后面有的数据是新的，有的数据是老的被发送了。
所以你到底是怎么实现的？

canspider · 发表于 2019-4-12 13:59:16

本帖最后由 canspider 于 2019-4-12 14:04 编辑

caixiuwen 发表于 2019-4-12 10:42
你这是自己研究的结果？
首先，bulk本来就可以几乎在任意时刻开始传输数据。bulk不需要等SOF。不需要一直 ...

你说的是主流驱动设计
要实现非主流的应用当然得采用非主流的方式
如果一个应用已经开始考虑USB数据包间隔带来的延时问题了，重新设计一套驱动不过分吧

如果主流USB控制器不支持，那么说明USB不能满足这样的需求了

关于TT你想复杂了，低速和高速间才会TT，这个时候按高速间隔处理就能满足低速要求

caixiuwen · 发表于 2019-4-12 14:42:23

canspider 发表于 2019-4-12 13:59
你说的是主流驱动设计
要实现非主流的应用当然得采用非主流的方式
如果一个应用已经开始考虑USB数据包间 ...

那请你举例一个可以实现你的非主流设计的控制器。
我只看过一些USB控制器，用DMA的，都不支持看DMA传输到哪里了，不用DMA的，要CPU把FIFO写完后，才能开始传输。有的明说了，传输的时候CPU不能访问那个FIFO。自己重写驱动也不能实现不符合规范的操作啊。。。

我说得还不清楚么，bulk传输不需要等SOF，什么时候有数据了，什么时候发起传输。空闲的时候，只要不是正在发SOF或者一帧快结束了，基本上可以立即传输的。根本不需要传输无用的信息来保证及时发送。而且传输无用信息也不能保证你可以及时传输。我感觉你的逻辑就是，我现在把带宽占满了，整个总线就是我的了，我想传输啥都可以立即传输了。但是bulk传输是不保证带宽，你现在能占满带宽，是因为没人跟你抢，不表示你将来需要传输有效数据的时候也能立即占到带宽。

如果你能主机端的驱动都给重写了，那更不需要搞个占带宽的，想给谁高优先级就给谁高优先级。都按自己的来，还要规范干嘛。

canspider · 发表于 2019-4-12 16:31:49

caixiuwen 发表于 2019-4-12 14:42
那请你举例一个可以实现你的非主流设计的控制器。
我只看过一些USB控制器，用DMA的，都不支持看DMA传输到 ...

这个不用举例吧，如你所说的控制器一旦发送改不了FIFO的，把每次传输的包拆小点就行了
你也说了，驱动都自己写了，同步传输的SOF等不等也无所谓了，一帧传多少次也是自己说了算，还能省点ACK的带宽

caixiuwen · 发表于 2019-4-12 17:06:46

canspider 发表于 2019-4-12 16:31
这个不用举例吧，如你所说的控制器一旦发送改不了FIFO的，把每次传输的包拆小点就行了
你也说了，驱动都 ...

。。。。。。你这是承认了根本不可能中途改变内容了咯。每次传输的包拆小点？何必要发呢。。。简直了。
我说了，我反对的是没有数据要发的时候发些无效内容占带宽。根本没有用。

canspider · 发表于 2019-4-12 20:01:42

caixiuwen 发表于 2019-4-12 17:06
。。。。。。你这是承认了根本不可能中途改变内容了咯。每次传输的包拆小点？何必要发呢。。。简直了。
...

是的，经过和你的讨论，发无效数据并没有什么用处
不改驱动，不能在中间插数据
改驱动，没必要发无效数据
总而言之无效数据没有用处

关于USB通信速度的疑问

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