USB笔记 USB 2.0 帧开始包Start-of-Frame Packets (SOF包SOF Packets)

说明

介绍的是USB 2.0协议中的帧开始包(Start-of-Frame Packets)，通常简写为SOF包(SOF packets)。

下面是使用抓包工具查看的一个Full-Speed设备的SOF包示例：

介绍

帧开始包Start-of-Frame (SOF) packets用于SOF标记和帧号。

帧开始包Start-of-Frame (SOF) packets由主机(host)发出，对于全速总线(full-speed bus)，标称速率为1.00 ms±0.0005 ms，对于高速总线(high-speed bus)，标称速率为125 μs±0.0625 μs。

SOF包(SOF packets)包含一个表示包类型的PID，然后是一个11位的帧号(frame number)字段，如下图所示。

SOF PID参数如下：

Type	Value
PID Type	Token
PID Name	SOF
PID<3:0>	0101B
PID value<7:0>	0xA5
Source	host
Bus Speed	high, full
Description	Start-of-Frame marker and frame number

SOF令牌(SOF token)的组成只有令牌事务，该事务以精确的时间间隔分发与每一帧开始相对应的SOF标记和帧号。所有高速和全速设备（包括集线器）都会接收SOF包。

SOF令牌不会使任何接收的设备产生返回包；因此，不能保证SOF包成功发送到任何指定的设备。

SOF包的帧号(frame number)，帧号每帧递增，在达到其最大值7FFH时会翻转，开始重新计数。

SOF包提供了两个定时信息。当设备检测到SOF PID时，就会知道产生了一个SOF。对帧时序敏感的设备，如果不需要跟踪帧号（如全速运行的集线器），只需要解码SOF PID，它们可以忽略帧号及其CRC。如果一个设备需要跟踪帧号，它必须同时解析PID和时间戳。对总线时序(bus timing)信息没有特别需求的全速设备(full-speed devices)可以忽略SOF包。

SOF标记还可以防止设备在总线没有其他USB通信时进入低功耗挂起状态。

USB帧和微帧USB Frames and Microframes

USB定义了一个全速1ms帧时间，由帧开始包Start-of-Frame (SOF) packets指示，每1ms一个周期，具有定义的抖动容限(jitter tolerances)。帧间隔($T_{FRAME}$)长度定义为1.000 ms±500 ns。帧间隔(frame interval)是从一个帧的SOF令牌中的任意点到下一个帧的SOF令牌中的同一点测量的。

USB还定义了高速125μs帧时间，并具有抖动容限(jitter tolerances)的微帧(microframe)。微帧间隔($T_{HSFRAM}$)长度定义为125.0μs±62.5 ns。微帧间隔(microframe interval)是从一个微帧的SOF令牌中的任意一点到下一个微帧的SOF令牌中的同一点进行测量的。

对于全速链路(full-speed links)，SOF包由主机控制器(host controller)或集线器事务转换器(hub transaction translator)每1ms生成一次。对于高速链路(high-speed links)，则是会在每8个125μs周期之后生成SOF包。

下图显示了微帧和帧之间的关系。

高速设备(high-speed devices)在每1 ms的周期内，会看到具有相同帧号的SOF包8次（每125 μs）。如果需要，高速设备可以通过检测具有与前一个SOF不同的帧号的SOF，并将其作为第0个微帧，以此来确定特定的微帧 “编号”。接下来的7个具有相同帧号的SOF可以视为第1至第7个微帧。

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参考资料

Universal Serial Bus Specification Revision 2.0

USB Complete, 5th Edition

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本文链接：https://blog.csdn.net/u012028275/article/details/113819250

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