USB枚舉詳細過程剖析

　　從驅(qū)動開發(fā)網(wǎng)看到一篇《USB枚舉詳細過程分析》，依據(jù)自己的理解和經(jīng)驗對原文稍加改動。本文僅供參考，一些順序并不是固定的。

　　本文描述的是Windows系統(tǒng)的USB枚舉過程，但對嵌入式系統(tǒng)自行開發(fā)的USB主機驅(qū)動程序也有參考價值。

　　USB枚舉詳細過程剖析

　　1.主機集線器檢測到新設(shè)備

　　主機集線器監(jiān)視著每個端口的信號電壓，當有新設(shè)備接入時便可覺察。(集線器端口的兩根信號線的每一根都有15kΩ的下拉電阻，而每一個設(shè)備在D+都有一個1.5kΩ的上拉電阻。當用USB線將PC和設(shè)備接通后，設(shè)備的上拉電阻使信號線的電位升高，因此被主機集線器檢測到。)

　　2.主機發(fā)送Get_Status請求

　　每個集線器用中斷傳輸來報告在集線器上的事件。當主機知道了這個事件，它給集線器發(fā)送一個Get_Status請求來了解更多的消息。返回的消息告訴主機一個設(shè)備是什么時候連接的。

　　3.主機發(fā)送Set_Feature請求，集線器重啟端口

　　當主機知道有一個新的設(shè)備時，主機給集線器發(fā)送一個Set_Feature請求，請求集線器來重啟端口。集線器使得設(shè)備的USB數(shù)據(jù)線處于重啟(RESET)狀態(tài)至少10ms。

　　4.集線器在設(shè)備和主機之間建立一個信號通路

　　主機發(fā)送一個Get_Status請求來驗證設(shè)備是否激起重啟狀態(tài)。返回的數(shù)據(jù)有一位表示設(shè)備仍然處于重啟狀態(tài)。當集線器釋放了重啟狀態(tài)，設(shè)備就處于默認狀態(tài)了，設(shè)備已經(jīng)準備好通過Endpoint 0 的默認流程響應(yīng)控制傳輸，即設(shè)備現(xiàn)在使用默認地址0x0與主機通信。

　　5.集線器檢測設(shè)備速度

　　集線器通過測定哪根信號線(D+或D-)在空閑時有更高的電壓來檢測設(shè)備是低速設(shè)備還是全速設(shè)備。(全速和高速設(shè)備D+有上拉電阻，低速設(shè)備D-有上拉電阻)。

　　以下需要USB的firmware進行干預(yù) 。

　　6.獲取最大數(shù)據(jù)包長度

　　PC 向address 0發(fā)送USB協(xié)議規(guī)定的Get_Device_Descriptor命令，以取得缺省控制管道所支持的最大數(shù)據(jù)包長度，并在有限的時間內(nèi)等待USB設(shè)備的響應(yīng)。該長度包含在設(shè)備描述符的bMaxPacketSize0字段中，其地址偏移量為7，所以這時主機只需讀取該描述符的前8個字節(jié)。注意，主機一次只能枚舉一個USB設(shè)備，所以同一時刻只能有一個USB設(shè)備使用缺省地址0。

　　以下操作雷同，不同操作系統(tǒng)設(shè)定時延是不一樣的，比如說win2k大概是幾毫秒，如果沒有反應(yīng)就再發(fā)送一次命令，重復(fù)三次。

　　7.主機分配一個新的地址給設(shè)備

　　主機通過發(fā)送一個Set_Address請求來分配一個唯一的地址給設(shè)備。設(shè)備讀取這個請求，返回一個確認，并保存新的地址。從此開始所有通信都使用這個新地址。

　　8.主機重新發(fā)送Get_Device_Descriptor命令，讀取完整設(shè)備描述符

　　主機向新地址重新發(fā)送Get_Device_Descriptor命令，此次讀取其設(shè)備描述符的全部字段，以了解該設(shè)備的總體信息，如VID，PID。

　　9.主機發(fā)送Get_Device_Configuration命令，獲取完整配置信息

　　主機向設(shè)備循環(huán)發(fā)送Get_Device_Configuration命令，要求USB設(shè)備回答，以讀取全部配置信息。

　　10.主機發(fā)送Get_Device_String命令，獲得描述字符集(unicode)

　　描述字符集包括了產(chǎn)商、產(chǎn)品描述、型號等信息。

　　11.主機展示新設(shè)備信息

　　此時主機將會彈出窗口，展示發(fā)現(xiàn)新設(shè)備的信息，產(chǎn)商、產(chǎn)品描述、型號等。

　　12.PC判斷能否提供該類USB的驅(qū)動

　　根據(jù)Device_Descriptor和Device_Configuration應(yīng)答，PC判斷是否能夠提供USB的Driver，一般win2k能提供幾大類的設(shè)備，如游戲操作桿、存儲、打印機、掃描儀等，操作就在后臺運行。但是Win98卻不可以，所以在此時將會彈出對話框，索要USB的 Driver。

　　13.主機發(fā)送Set_Configuration(x)命令，請求為設(shè)備選擇一個配置

　　加載了USB設(shè)備驅(qū)動以后，主機發(fā)送Set_Configuration(x)命令請求為該設(shè)備選擇一個合適的配置(x代表非0的配置值)。如果配置成功，USB設(shè)備進入“配置”狀態(tài)，并可以和客戶軟件進行數(shù)據(jù)傳輸。

　　此時，常規(guī)的USB完成了其必須進行的配置和連接工作。查看注冊表，能夠發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的項目已經(jīng)添加完畢，至此設(shè)備應(yīng)當可以開始使用。不過，USB協(xié)議還提供了一些用戶可選的協(xié)議，設(shè)備如果不應(yīng)答，也不會出錯，但是會影響到系統(tǒng)的功能。