Для передачи битов данных USB использует NRZI кодирование (для сравнения FireWire использует NRZ), смысл использования таких кодировок состоит в упрощении синхронизации передающих и приемных цепей устройств друг с другом. Подобные кодировки обеспечивают повышенное количество переходов между уровнями логического нуля и единицы по сравнению с непосредственной передачей битовой последовательности.

Спецификация FireWrare определяет для протокола обмена данными следующие уровни

Хост передает устройству IN/OUT token пакет и вслед за ним принимает пакет данных isochron. Никакого handshake, никакой повторной передачи. Доставка данных не гарантирована, однако хост инициирует передачу пакетов с достаточной частотой и регулярностью, что каждый изохронный канал получает определенную (заявленную устройством) полосу пропускания для передачи. При этом максимальная латентность при передаче определяется только длительностью таймслота, которая составляет 1 миллисекунда для USB1.0 и 125 микросекунд для USB2.0.

Хост посылает IN-token и устройство в ответ возвращает либо пакет данных, либо NACK (если данные не готовы), либо STALL (если данные не готовы). Получив пакет хост так же отвечает устройству АСК.
Процедура аналогична bulk транзакции типа IN, включая гарантированную доставку данных от устройства к хосту. Таким образом interrupt транзакция предназначена для передачи небольшого количества данных, например для использования в качестве канала обратной связи например при передаче данных по изохронному каналу. При этом поскольку хост опрашивает устройство с частотой, которое указало само устройство, interrupt передача может оказаться более оперативной чем bulk.
Для lowspeed устройств USB1.0 разрешенными типами передачи являются control и interrupt и поэтому производители устройств нередко используют interrupt для асинхронной передачи данных от устройства к хосту. Примером такого устройства может служить ридер чиповых карт ACE30U (производства Advanced Card Systems), для передачи данных от хоста к устройству в данном случае используется control передача.
В более поздних версиях спецификации (USB1.1) добавлено понятие interrupt передачи типа OUT. Повидимому это было сделано для того, чтобы обеспечить более удобный способ работы для медленных устройств с тем, чтобы вместо единственного канала для передачи от хоста к устройству типа control можно было использовать и другие каналы. В частности такой способ может использоваться устройствами, реализующими поверх USB прикладной протокол HID. HID - переводится как Human Interface Dvice и формализует некоторые общие свойства медленных устройств типа мышей и джойстиков.

Транзакция control состоит из трех этапов: setup, data и status. Хост начинает транзакцию посылкой пакета SETUP, при этом передается информация о направлении передачи (IN или OUT) и предполагаемое количество байт данных. На этапе data (таковой может отсутствовать если нет данных для передачи) передаются данные в выбранном направлении, возможно количество данных будет больше заявленного и тогда этот этап будет содержать один или несколько дополнительных пакетов данных. Третий этап staus -передача пакета, содержащего ответ, в обратном направлении. Завершает весь процесс обычная handshake процедура (NACK означает что устройство не готово, a STALL означает ошибку).
Устройство, получившее token пакет SETUP в котором указан номер default endpoint (или номер любого другого control endpoint-a) в качестве номера endpoint-a обязано принять этот пакет (handshake ответы от устройства NACK и STALL не предполагаются, в случае ошибки устройство не возвращает никакого handshake пакета), если в качестве номера указан номер endpoint-a неподходящего типа, устройство должно проигнорировать пакет. Передача может быть разбита на несколько пакетов, но при этом IN и OUT пакеты никогда не смешиваются пока не закончится транзакция (за исключением пакета, передаваемого а этапе status). Фактически это означает что хост не потребует от устройства передачи данных (IN) через control endpoint до тех пор пока сам не завершит передачу (OUT).
Тип передачи control предназначается не для потоковой, а для пакетной передачи, поэтому пакеты control имеют определенную стандартом структуру, включающую информацию о направлении передачи, назначении пакета, длине вложенных данных и.т.п. Существует целый ряд служебных команд, которые могут быть переданы через default endpoint.

Bulk обеспечивает передачу данных с подтверждением и повторной передачей в случае возникновения ошибок (гарантированная доставка). При этом данные передаются потоком один пакет вслед за другим. Каждый bulk endpoint в устройстве имеет тип IN либо OUT и соответственно предназначен для передачи данных только в одном направлении. Ответ NACK от устройства на token пакет означает что пакет получен без ошибок оно еще не готово к приему или передаче данных и поэтому хосту следует повторить попытку через некоторе время.

Для каждого типа передачи выделяют два типа транзакций IN (передача пакетов от устройства к хосту) и OUT (передача данных от хоста к устройству). Однако в зависимости от типа (bulk, isochron, control, interrupt) протокол обмена пакетами данных может существенно отличаться. Рассмотрим подробнее каждый из типов.

Split-транзакции в USB предназначены для использования между хостом и HUB устройствами.

Все пакеты начинаются с поля SYNC, которое служит для того, чтобы устройства могли синхронизировать свой внутренний счетчик битов с передаваемым пакетом. Для этого используется последовательность, содержащая максимальное количество переходов между уровнями логических нуля и единицы. Для используемой NRZI кодировки при передаче байтов (подробнее в главе про электрические характеристики) в качестве такой последовательности используется строка "KJKJKJKK".
Кроме того каждый пакет в зависимости от типа (и соответственно назначения) может содержать следующую информацию: 4-х битовый идентификатор пакета (PID), семибитный адрес устройства, четырехбитовый номер логического канала (endpoint), данные содержимого пакета, контрольную сумму CRC, одиннадцатибитовый циклический номер фрейма (только для SOF пакетов).
Идентификатор пакета всегда следует за SYNC и является обязательным атрибутом пакета. Вслед за PID предается его собственная (независимая от CRC) четырехбайтовая контрольная сумма. В зависимости от типа пакета и версии реализации USB, возможные значения PID

Хост инициирует передачу данных устройствам (OUT) или от устройств (IN) при помощи специального пакета, называемого Token-пакет. Этот пакет содержит адрес устройства которое должно получить или передать данные и номер логического канала (endpoint-a) внутри этого устройства. Устройство может подтвердить готовность при помощи пакета АСК (acknowledge) или сообщить хосту том, что оно еще не готово для передачи или приема очередного пакета. В случае если требуется получить данные от устройства (IN-транзакция), хост может попытаться сделать это еще раз позднее. При передаче данных от хоста к устройству (OUT-транзакция) если по причине неготовности принять данные устройство вернет NACK, хост должен будет повторить псосылку пакета через некоторое время. В случае USB1.0 если устройство окажется неготово несколько раз подряд, каждый раз хост будет передавать последний непринятый этим устройством пакет, тем самым занимая время от таймслота, которое могло бы быть использовано для связи с другим устройствами! В USB2.0 эта проблема решается при помощи Ping-пакетов, позволяющих узнать готово ли устройство к приему данных для выбранного логического канала без передачи самих данных. Эта особенность относится в первую очередь к асинхронной передаче bulk, для изохронной передачи (isochron) в силу того, что нет подтверждения передачи (handshake) подобная ситуация возникнуть не может.
Низкоскоростные устройства (low speed 1.5Mbit/sec) могут использовать только control и interrupt транзакции, которые в целом ведут себя аналогично OUT и IN транзакциям типа bulk. При передаче пакетов для более быстрых устройств (full speed USB 1.0 и high speed USB2.0) HUB-устройства не передают эти пакеты через порты, к которым подключены low speed устройства. При этом когда передаются данные для самих low speed устройств в составе пакетов используется еще специальный префикс, позволяющий HUB-ам определить что пакет следует ретранслировать на низкой скорости.
Подтверждение передачи происходит при помощи handshake пакетов: АСК, NACK, STALL. Хост никогда не может послать устройству NACK, вместо этого он просто не посылает никакого handshake пакета! Устройство может вернуть пакет STALL если произошла ошибка, требующая вмешательства хоста для переинициализации какого-либо ресурса в этом устройстве, связанного с логическим каналом в устройстве, для которого предназначался пакет.

Передача всех пакетов по шине USB, как уже говорилось, происходит по команде хоста, начало каждого таймслота, называемого frame, маркируется посылкой хостом специального пакета SOF (statrt of frame). Подключенные к шине устройства могут использовать SOF для коррекции свомх внутренних часов. Длительность таймслота (фрейма) USB1.0 составляет 1 миллисекунду, таймслоты USB2.0 принято называть микрофреймами (microframe), их длительность составляет 125 микросекунд. Для достижения совместимости обоих стандартов HUB-устройства USB2.0 и используют механизм конверсии транзакция при передаче данных между хостом и устройствами USB1.0 (то есть устройствами использующими скорости low spee и full speed).

В результате процедуры Tree identification происходит локальное определение топологии шины, то есть устанавливаются связи соседних узлов и ля каждого узла задается направление к вершине дерева в сторону одного из соседних узлов.

При передаче сигналов по шине IEEE 1394 все устройства используют механизм арбитража, реализованный на аппаратном уровне. Таким образом достигается разделение между ними проводного канала связи по времени.

В отличие от USB шина IEEE 1394 не имеет заранее выделенного управляющего узла и функции такового после того как шина окажется сконфигурированной могут быть распределены между несколькими устройствами на шине. Важно отметить то, что в случае отсутствия устройств,
способных выполнять некоторый функции сама шина останется работоспособной, но эти функции останутся недоступными. Так же важен то факт что любое подключение или отключение устройства способно разрешить или наоборот запретить выполнение той или иной функции каким-либо из подключенных устройств. Поэтому шина должна автоматически перераспределить функции управления ей самой между имеющимися устройствами.

В отличие от USB, шина FireWire проектировалась как шина для объединения потенциально равноправных устройств ни одно из которых изначально не является выдкленным устройством - компьютером с большим количеством памяти, высоким быстродействием способным взять на себя все функции по управлению ниной (хотя в настоящее время к FireWire можно подключить несколько компьютеров одновременно). Шина должна была обеспечивать высокие скорости, достаточные для передачи по ней аудио и видео потоков данных. Именно эти ее свойства и стали причиной того, что FireWire получила столь широкое распространение в мире любительских и профессиональных видеокамер Sony. А способность транслировать изображение на несколько принимающих устройств одновременно, не занимая для каждого из них дополнительной полосы пропускания сделали FireWire поистине уникальным решение для передаче телевизионных и других видеосигналов между устройствами цифровой видеостудии.

Управление шиной