浅谈总线通信机制----USB学习指南与总结

    众所周知，USB别看就只有四条线，但只是对于眼睛看到的来讲，确实它的构造就很简单。

    但是USB协议本身就是很复杂的一样东西，但其实把关系搞明白了也不复杂，毕竟工作不可能全部都用的得到，所以，只要关心我们需要知道的那部分就行了。

     学习可参考的书籍<<圈圈带你玩USB>>，<<USB系统原理及主从机设计>>。

     这两本书，第一本比较基础，看看就行了，但很多概念写得不是很全面，也有错误理解的地方。第二本，写得很好，很多概念详细解释，比如说学习重点的部分：传输、事务、包、域、描述符都讲得很详细。

     USB的6种状态：接入态、电源态(供电态)、缺省态、地址态、配置态、挂起态。

     USB的6种状态其实是一种暂态，那它们分别是怎样的，来解释下：

     (1)接入态：

     主机通过上拉电阻接在D+或者D-上来判定该设备是否是全速或者低速设备。因为主机端在没有任何外设接进来的时候，D+和D-分别接了两个15K欧的下拉电阻，当有设备接上来的时候，也就是有上拉电阻过来了，这时候，主机端通过识别上拉电阻在D+和D-来取决它是否为低速设备，在这个过程中，会进行分压，使传输线有驱动能力。

    

     (2)电源态(供电态)

     就是给设备供电，分为设备接入时的默认供电值，配置阶段后的供电值（按数据中要求的最大值，可通过编程设置），在配置描述符中可以配置最大电流。

     (3)缺省态

      USB在被配置之前，通过地址0与主机进行通信。例如：

   

     (4)地址态

     经过了配置，USB设备复位后，就可以按主机分配给它的唯一地址来与主机通信，这种状态就是地址态；例如：

    

    (5)配置态

    通过各种标准的USB请求命令来获取设备的各种信息，并对设备的某此信息进行改变或设置。例如：

    

    (6)挂起态

    总线供电设备在3ms内没有总线动作，即USB总线处于空闲状态的话，该设备就要自动进入挂起状态，在进入挂起状态后，总的电流功耗不超过280UA。

     USB协议涉及到的概念主要有：传输、事务、包、域，它们的关系又是怎么样的？

     USB的传输主有四种：控制传输(目前工作用到)，同步传输，中断传输(目前工作用到)，批量传输。传输是USB中最大的单位，每种传输都有不同的事务来组成.

     USB的事务主要有三种：输入事务(IN)、输出事务(OUT)、设置事务(SETUP)，每种事务又是由各种各样的包来组成。

     USB的包(宏观上来说)有四种：令牌包、数据包、握手包、特殊包。包是USB传输数据的基本单位。每种类型的包都会有不同的域来构成。

     USB的域是USB传输中最小的单位，域主要分为7类，分别是：同步域(SYNC)、标识域(PID)、地址域(ADDR)、端点域(ENDP)、帧起始域(SOF)、数据域(DATA)、CRC校验域(CRC)。

     来看一张我画的图，再怎么觉得难的东西，也许你看完这张图以后，也就知道自己该怎么去学习了，这张图是我使用USB逻辑分析勾出来的图，然后加上自己学习的总结，这就是一个USB中传输的过程，相信你已经明白了USB中传输、事务、包、域之间的关系了吧？是不是很简单？

说了这么多，那USB又是怎么来识别设备的呢？通过枚举。   

   

     枚举将是整个USB学习的重中之重，枚举就是主机从设备读取各种描述符信息，这样主机就可以根据这些信息加载合适的的驱动程序，从而知道是什么类型的设备，如何进行通信等等。而主机要获取设备相关的信息就必须要发起请求，请求主要有：USB标准请求(有一定的格式组成)、HID类请求等。

     说到描述符，USB有标准描述符，分别是：设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符、字符串描述符

(可选)，每个设备都必须要支持标准描述符，还有HID描述符，报告描述符，物理描述符等。

     

    

   下面就是鼠标的枚举过程，使用Bus Hound捕获，具体怎么使用怎么看数据就不说了。

      

     以上标红字的部分是分析USB协议的基础知识，可以说，没了这些知识，别谈分析了，压根你就看不懂。

     OK了，以后学习我再分享分享我的学习过程和学习想法。

     本人菜鸡一枚，有说错的理解错的望各位大佬指教。