パケット

目次
基本構造		Tokenパケット		Handshakeパケット		詳細構造
パケットの保証		パケットのやりとりの保証		パケットの終了の認識

基本構造

パケットは基本的に図のような構造になっています。これを基本として短縮した形も使われます。

SYNCは全パケットで同じ値を使います。 PIDはパケットの種類を示すものでパケットによって違います。 DATAの大きさはパケットによって異なります。 CRCはパケットの種類によって2種類あります。

Tokenパケット

このパケットはDATAとCRCが他のパケットと異なっています。 DATAは固定で11ビットなのでCRCは5ビットになっています。パケットの総計はSYNCとPIDと合わせていつでも4バイトになります。

Tokenパケットはトランザクションの先頭にあってホスト側からのみ送り出されるパケットですDATAでデバイスのアドレスとエンドポイントを指定します。

Dataパケット

このパケットのDATAはバイト単位で大きさが変わります。 CRCは16ビットです。

DATAの大きさはデバイスのエンドポイントの仕様によって送り出し側で決定されます。

DATAパケットをホストとデバイスのどちらが送り出すかはTokenパケットのPIDで決まります。 TokenがOUTならホストがDATAパケットを送り出します。 TokenがINならデバイスがDATAパケットを送り出します。

DATAパケットがホストから送り出されるときにその受け手のデバイスの指定についてはTokenの内容からアドレスとエンドポイントが示されています。

Handshakeパケット

このパケットはDATAとCRCがないので2バイトの固定です。

HandshakeパケットはDATAパケットを受けた側が返します。基本的にはTokenがINならホストが返しTokenがOUTならデバイスが返します。

詳細構造

SYNC

パケットの先頭に必ずつける1バイトのデータで80hです。この80hの受信中に通信の同期が確立されます。

PID

PIDはパケットの種類を示しており表のものがあります。 PIDは8ビットです表中の値は4ビットですがこれを下位の4ビットにして上位はこれを反転した値を配置します。

TokenのOUTを例にすると 1110 0001b になります。

**パケットの種類**
形式	名前	PID	バイト数	CRC	説明
Token	OUT	0001	4	5	ホストがDataパケットを送信する
	IN	1001	〃	〃	ホストがDataパケットを受信する
	SOF	0101	〃	〃	フレームの開始
	SETUP	1101	〃	〃	デバイスリクエスト
Data	Data0	0011	可変	16	偶数番目のパケット
Data	Data1	1011	〃	〃	奇数番目のパケット
Handshake	ACK	0010	2	なし	肯定応答
	NAK	1010	〃	〃	否定応答
	STALL	1110	〃	〃	停止中
Special	PRE	1100

DATA

Handshakeパケット以外のパケットはDATAを持っています。

TokenパケットのDATAは通信の進行に必要な情報が置かれています。デバイスのアドレスやエンドポイントとフレーム番号などです。 DATAの大きさは11ビットですが5ビットのCRCと合わせて2バイトです。

DataパケットのDATAは通信したいデータそのものが置かれます。 DATAの大きさはエンドポイントの仕様により決められています。

CRC

Tokenパケットは5ビットのCRC、Dataパケットには16ビットのCRCを使います。 HandshakeパケットにはCRCがありません。 CRCの計算はDATAから行いますSYNCとPIDは含みません。

5ビットのCRC f (x)=x⁵+x²+1

16ビットのCRC f (x)=x¹⁶+x¹⁵+x²+1

各パケットの構造

パケットの詳細は図のようになっています。通信では8ビットのLSBから送り出されます。

パケットの保証

通信ではデータが途中で損傷していることがあると考えて対策されています。データが損傷していることがわかればデータを送りなおすことも可能です。最も困るのは損傷したデータを正常なデータと区別できないことです。

PIDは下位の4ビットを反転したものが上位の4ビットにされているのでこの整合がないとパケットと認識されません。これによって不確かなパケット認識を防いでいます。

DATAにはCRCが付けられているのでデータに損傷があったことを認識できます。

パケットのやりとりの保証

Handshakeパケットで否定応答の結果が返された場合にはDataパケットを送り出した側は次のトランザクションでは次のデータではなく否定応答を受けたトランザクションのデータを送りなおします。

Dataパケットには2種類のPIDが割り当てられていてこれを交互に使うことでトランザクションの順番を監視できるようになっています。奇数→偶数→奇数・・・と送っていく訳です。

コントロール転送

セットアップステージのDataパケットのPIDはData0です。

データステージのDataパケットのPIDはData1から始まります。

ステータスステージのDataパケットはData1です。

バルク転送

DataパケットのPIDはData0から始まります。

インタラプト転送

DataパケットのPIDはData0から始まります。

アイソクロナス転送

DataパケットのPIDはData0だけを使います。この転送のトランザクションにはHandshakeパケットを使わないのでデータの検査結果に応じた処理はなくパケットの順番を監視する機構も省かれています。

パケットの終了の認識

DataパケットはDATAが可変なのでパケットの最後を示すために通信線が特別の状態になります。これをEOPと言います。パケットの最後の2ビット期間この状態になります。パケットの受け手はEOPを1ビット検出するとパケットの最後と認識します。

パケットのデータは同期が確立されていないと読み取れませんが通信線はデータに2値、EOPに1値の3値を使えるので EOP は同期確立に関係なく通信線の状態だけで認識できるようになっています。