USB-CDC-ECM以太网控制模型设备
USB-CDC-ECM 简介
2025-07-09
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CDC-ECM全称：Universal Serial Bus Communications Class Subclass Specification for Ethernet Control Model Devices。
1. 概述
USB CDC ECM（Ethernet Networking Control Model） 是 USB 通信设备类（CDC, Communications Device Class） 的一个子类规范，用于在 USB 设备上实现以太网（Ethernet, IEEE 802.3）通信功能。它允许 USB 设备（如网卡、调制解调器、嵌入式设备等）模拟以太网接口，并通过 USB 接口与主机（PC、手机等）进行网络数据传输。
2. 主要用途
- USB 以太网适配器（如 USB 转以太网 Dongle）
- 嵌入式设备联网（如通过 USB 连接微控制器实现网络通信）
- 移动热点设备（如 4G/5G USB Dongle 提供以太网功能）
- 虚拟网络接口（如某些调试工具通过 USB 模拟网络）
3. 技术特点
基于 USB CDC 架构
- ECM 是 CDC 的一个子类，遵循 USB-IF 的 CDC 1.2 主规范。
- 使用 USB 批量传输（Bulk Transfer） 进行数据通信，确保高效传输。
支持标准以太网帧（IEEE 802.3）
- 数据以 以太网帧（Ethernet Frame） 格式传输，兼容标准 TCP/IP 协议栈。
- 支持 最大传输单元（MTU） 配置（通常为 1500 字节）。
设备管理方式
兼容性
- 在 Windows、Linux、macOS 等主流操作系统上均有内置驱动支持。
- 在 Linux 中通常对应
cdc_ether驱动模块。
4. 协议结构
ECM 设备在 USB 协议栈中的结构如下：
| USB 接口 | 功能 | 传输类型 |
|---|---|---|
| 控制接口（Control Interface） | 设备管理（MAC 地址、连接状态） | 控制传输（Control Transfer） |
| 数据接口（Data Interface） | 以太网数据通信 | 批量传输（Bulk Transfer） |
5. 与其它 CDC 子类的区别
| CDC 子类 | 用途 | 典型设备 | 传输方式 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| ECM（Ethernet Control Model） | 标准以太网通信（IEEE 802.3） | USB 网卡、嵌入式设备 | 批量传输（Bulk） | 普通以太网设备 |
| NCM（Network Control Model） | 高效聚合网络数据（如4G/5G模块） | 蜂窝调制解调器 | 批量传输（Bulk） | 移动宽带设备 |
| ACM（Abstract Control Model） | 串行通信（AT命令、调试串口） | USB转串口设备 | 控制/批量传输 | 调试终端、Modem |
| EEM（Ethernet Emulation Model） | 低开销以太网（适用于高速USB） | 高速网络适配器 | 批量传输（Bulk） | USB 3.0+ 网络设备 |
| ISDN（Integrated Services Digital Network） | 数字电话网络（ISDN适配器） | ISDN调制解调器 | 同步/控制传输 | 传统电话网络设备 |
| PSTN（Public Switched Telephone Network） | 模拟电话网络（传统Modem） | 拨号调制解调器 | 控制/批量传输 | 老式传真/电话Modem |
| ATM（Asynchronous Transfer Mode） | 高速数据交换（ATM网络） | ATM网络适配器 | 同步传输 | 金融/电信专用设备 |
关键区别说明：
ECM vs. EEM
- ECM 适用于标准 USB 2.0/3.0 以太网设备（如 USB 网卡）。
- EEM 优化了协议开销，适用于高速 USB（如 USB 3.0+ 网络设备）。
ECM vs. NCM
- ECM 适用于普通以太网（如 USB 转 RJ45）。
- NCM 适用于蜂窝网络（如 4G/5G USB Dongle），支持数据包聚合。
ISDN / PSTN / ATM
- ISDN：用于数字电话网络（已逐渐淘汰）。
- PSTN：用于传统拨号上网（如 56K Modem）。
- ATM：用于金融/电信专用高速网络（如银行交易系统）。
6. 典型应用场景
- 嵌入式 Linux 设备（如 Raspberry Pi、STM32）通过 USB CDC ECM 提供网络连接。
- USB 4G/5G Dongle 在提供移动网络的同时，模拟以太网接口。
- 工业设备 使用 USB 替代传统 RJ45 以太网接口，简化布线。
7. 结论
USB CDC ECM 是一种广泛使用的 USB 网络通信协议，适用于需要 USB 模拟以太网 的场景。它兼容性强、易于实现，并且在大多数操作系统中都有原生支持，是嵌入式系统和网络设备的理想选择。
8.下载地址：
https://www.usb.org/sites/default/files/CDC1.2_WMC1.1_012011_0.zip
其中该压缩包中包括的USBCDC12包括：
- ATM120.pdf
- CDC120-20101103-track.pdf
- CDC120-Errata1.pdf
- ECM120.pdf
- ISDN120.pdf
- PSTN120.pdf
