1. usb2.0主机和设备的时间同步

usb 主机(host) 通过 SOF(Start-of-Frame) 向 device设备 广播时间，用以时间同步。

1.1 SOF(Start-of-Frame) 格式

1.2 SOF的作用

• usb2.0 主机(host) 周期性的向 设备(device) 广播 SOF(Start-of-Frame), SOF(Start-of-Frame) 将总线划分成 时间片。

• 全速usb 每 1ms 发送一个 SOF(Start-of-Frame)，高速usb 每 125us 发送一个SOF(Start-of-Frame)，SOF将usb划分出的时间片称为 帧(Frames) 和 微帧(Frames)。
  

  注1：上述图片中每个 帧(Frames) 和 微帧(Frames) 后都跟随一个 Isochronous Data Payload ，并不意味着每个SOF包后都必须是同步传输，实际上，SOF包后可以是任何类型的传输事务，图上那么画可能是因为同步传输的优先级比较高。
  注2：每个 帧(Frames) 和 微帧(Frames) 后也不是只能有一个 传输 或 事务，帧(Frames) 和 微帧(Frames) 有多少个事务是由传输类型决定的，SOF仅仅是向设备广播一个全局时间用以时间同步。

• 事务传输的优先级，和传输间隔和传输方法是由 传输类型（控制传输（Control Transfer）/批量传输（Bulk Transfer）/中断传输（Interrupt Transfer）/同步传输（Isochronous Transfer）） 决定的，与 SOF(Start-of-Frame) 并无关系。SOF 是主机周期性广播的一个包，用于广播时间，至于应用或设备如何使用这个包与具体的设备和应用相关，主机并不关心。

1.2 SOF抓包示例

1.2.1 全速usb

1.2.2 高速usb

2. usb2.0错误处理和自动重传机制

• usb2.0协议规定了4中传输(Transfers)类型，分别是：批量传输（Bulk Transfers），控制传输（Control Transfers），中断传输（Interrupt Transfers），同步传输（Isochronous Transfers）。
• 本节讨论的是usb自动重传的原理，其中同步传输（Isochronous Transfers）是不保证可靠传输的，也不会自动重传。

2.1 关键点 DATA0 DATA1

• 思考：usb为什么要提供四种类型的数据包：DATA0, DATA1, DATA2, MDATA。

• 答案： DATA0, DATA1是usb自动重传的关键，DATA2, MDATA用于同步传输（Isochronous Transfers）和重传机制没有关系，本节不讨论。
  

• 在批量传输、控制传输、同步传输和中断传输中，DATA0和DATA1包会交替使用。例如，在控制传输的SETUP阶段，主机会使用DATA0包发送请求命令，而在随后的数据传输阶段，会交替使用DATA1和DATA0包

• 主机和从机都会记录当前的数据包类型，并在接收到成功的数据包后切换到另一类型，从而确保数据传输的同步和错误检测

• 如果在数据传输过程中发生错误或接收方未能正确响应，则发送方会继续使用相同的DATA0或DATA1进行重传，直到成功为止。

2.2 in事务和out事务成功（返回ACK）的情况

2.3 返回NAK的情况

2.4 返回ACK包失败

2.5 控制传输的PID序列

• 写入数据时，USB主机在Setup事务中向USB设备发送一个DATA0包，然后在后续OUT事务
  中向USB设备发送交替的DATA1包和DATAO-包，直到数据发送完。最后状态阶段必须使用一个数据长度为0的DATA1包。
• 读取数据和写入数据的包序列是一样的，无数据阶段的控制传输只有Setup事务中的DATA0
  包和IN事务中的DATA1包。
  

2.6 中断和批量传输的PID序列

• 端点在初始化后，从 DATAO开始，每成功执行一个事务，翻转一下（由DATAO变成DATA1或者由DATA1变成 DATA0)。
• 端点的数据翻转只有在端点重新初始化或者ClearFeature(endpoint halt)后才会恢复为DATA0。