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        USB設備的枚舉過程

        作者:佚名   來源:不詳   點擊數:  更新時間:2014年08月17日   【字體:

             USB主機在檢測到USB設備插入后,就要對設備進行枚舉了。為什么要枚舉呢?枚舉就是從設備讀取一些信息,知道設備是什么樣的設備,如何進行通信,這樣主機就可以根據這些信息來加載合適的驅動程序。調試USB設備,很重要的一點就是USB的枚舉過程,只要枚舉成功了,那么就已經成功大半了。

            在說枚舉之前,先大概說一下USB的一種傳輸模式——控制傳輸。這種傳輸在USB中是非常重要的,它要保證數據的正確性,在設備的枚舉過程中都是使用控制傳輸?刂苽鬏敺譃槿齻過程:①建立過程。②可選的數據過程。③狀態過程。建立(Setup)過程都是由USB主機發起,它開始于一個Setup令牌包,后面緊跟一個DATA0包。如果是控制輸入傳輸,那么數據過程就是輸入數據;如果是控制輸出傳輸,那么數據過程是輸出數據。如果在設置過程中,指定了數據長度為0,則沒有數據過程。數據過程之后是狀態過程。狀態過程剛好與數據過程的數據傳輸方向相反:如果是控制輸入傳輸,則狀態過程是一個輸出數據包;如果是控制輸出傳輸,則狀態過程是一個輸入數據包。狀態階段用來確認所有的數據都已經正確傳輸。
            好了,下面我們來看看枚舉的詳細過程。
            首先,USB主機檢測到USB設備插入后,就會先對設備復位。設備復位后,USB主機就會對地址為0的設備發送獲取設備描述符的標準請求。所有的USB設備在總線復位后其地址都為0,這樣主機就可以跟那些剛剛插入的設備通過地址0通信。主機在建立階段發出獲取設備描述符的輸入請求,設備收到該請求后,在數據過程將設備描述符返回給主機。主機在成功獲取到一個數據包的設備描述符后并且確認沒有什么錯誤后(注意:有些USB設備的端點0大小不足18字節(但至少具有8字節),而標準的設備描述有18字節,在這種情況下,USB設備只能暫時按最大包將部分設備描述符返回,而主機在成功獲取到前面一部分描述符后,就不會再請求剩下的設備描述符部分,而是進入設置地址階段),就會返回一個0長度的狀態數據包給設備。
            然后主機再對設備復位一下,接下來就會進入到設置地址階段。這時USB主機發出一個設置地址的請求(建立過程,設置地址無數據過程),地址包含在建立包中,具體的地址USB主機會負責管理,它會分配一個唯一的地址給新的設備。USB設備在收到地址后,返回0長度的狀態包,主機收到0長度的狀態包之后,會返回一個ACK給設備。設備在收到這個ACK之后,就可以啟用新的地址了。這樣設備就分配到了一個唯一的設備地址,以后主機就通過它來進行訪問該設備。
            然后主機再次獲取設備描述符,這次跟第一次可能有點不一樣,這次需要獲取完全部的18個字節的設備描述符。當然,如果你的端點0緩沖大于18字節的話,那就跟第一次的情形一樣了。
            接下來,主機就會獲取配置描述符。配置描述符總共為9字節。主機在獲取到配置描述符后,根據里面的配置集合總長度,再獲取配置集合。配置集合包括配置描述符,接口描述符,端點描符等等。
            如果有字符串描述符的話,還要獲取字符串描述符。另外HID設備還有HID描述符等。使用BUS HOUND以及通過串口返回信息,很容易看到具體的過程?傊侵鳈C請求什么,你的程序就響應什么。
         
            下面這些數據是使用BUS HOUND抓的,這個是在WIN2000下抓到的,如果在WINXP下,就看不到設置地址之前的數據。
            寫了注釋下面的部分就是主機和設備之間的數據通信,而其它的則是主機跟根集線器之間的通信數據。
         
        Device  Phase  Data                                                Description       Cmd.Phase.Ofs(rep)  Delta
        ------  -----  --------------------------------------------------  ----------------  ------------------  -----
          14.1  DI     02                                                  .                        1.1.0        3.4sc 
          14.0  CTL    a3 00 00 00  01 00 04 00                            GET STATUS               2.1.0(2)      17us 
          14.0  DI     01 01 01 00                                         ....                     2.2.0         27us 
          14.0  CTL    23 01 10 00  01 00 00 00                            CLEAR FEATURE            4.1.0        110us 
          14.0  CTL    a3 00 00 00  01 00 04 00                            GET STATUS               5.1.0(2)      56us 
          14.0  DI     01 01 00 00                                         ....                     5.2.0         14us 
          14.0  CTL    23 03 04 00  01 00 00 00                            SET FEATURE              7.1.0        109ms 
          14.1  DI     02                                                  .                        8.1.0         90ms 
          14.0  CTL    a3 00 00 00  01 00 04 00                            GET STATUS               9.1.0         23us 
          14.0  DI     03 01 10 00                                         ....                     9.2.0         22us 
          14.0  CTL    23 01 14 00  01 00 00 00                            CLEAR FEATURE           10.1.0          8us 
          14.0  CTL    a3 00 00 00  01 00 04 00                            GET STATUS              11.1.0         19ms 
          14.0  DI     03 01 00 00                                         ....                    11.2.0         34us
        /////////////第一次獲取設備描述符請求////////////////////// 
          14.0  CTL    80 06 00 01  00 00 40 00                            GET DESCRIPTOR          12.1.0        239us 
        /////////////第一次返回設備描述符//////////////////////////
        /////////////由于該端點緩沖只有16字節,因此只讀到16字節///////////
          14.0  DI     12 01 10 01  00 00 00 10  65 10 36 21  01 00 00 00  ........e.6!....        12.2.0         67ms 
          14.0  CTL    a3 00 00 00  01 00 04 00                            GET STATUS              13.1.0         49us 
          14.0  DI     03 01 00 00                                         ....                    13.2.0         27us 
          14.0  CTL    23 03 04 00  01 00 00 00                            SET FEATURE             14.1.0         24us 
          14.1  DI     02                                                  .                       15.1.0        112ms 
          14.0  CTL    a3 00 00 00  01 00 04 00                            GET STATUS              16.1.0         21us 
          14.0  DI     03 01 10 00                                         ....                    16.2.0         25us 
          14.0  CTL    23 01 14 00  01 00 00 00                            CLEAR FEATURE           17.1.0          8us
        ////////////////設置地址,地址為2/////////////////////////////////
          14.0  CTL    00 05 02 00  00 00 00 00                            SET ADDRESS             18.1.0         19ms
        ///////////第二次獲取設備描述符請求////////////////////////////// 
          14.0  CTL    80 06 00 01  00 00 12 00                            GET DESCRIPTOR          19.1.0         40ms
        ////////////第二次返回了全部的18字節設備描述符//////////////////
          14.0  DI     12 01 10 01  00 00 00 10  65 10 36 21  01 00 00 00  ........e.6!....        19.2.0         75ms 
                       02 01                                               ..                      19.2.16
        ////////////獲取9字節的配置描述符/////////////////////////////            
          14.0  CTL    80 06 00 02  00 00 09 00                            GET DESCRIPTOR          20.1.0         44us 
        ////////////返回9字節的配置描述符/////////////////////////////
        ////////////可以看到配置描述符集合長度為0x20(即32)字節//////
          14.0  DI     09 02 20 00  01 01 00 80  dd                        .. ......               20.2.0         50ms 
          14.0  CTL    a3 00 00 00  02 00 04 00                            GET STATUS              21.1.0        214ms 
          14.0  DI     00 01 00 00                                         ....                    21.2.0         34us
        //////////再一次獲取設備描述符//////////////////////////////
          17.0  CTL    80 06 00 01  00 00 12 00                            GET DESCRIPTOR          22.1.0        3.8ms 
        /////////返回設備描述符////////////////////////////////
          17.0  DI     12 01 10 01  00 00 00 10  65 10 36 21  01 00 00 00  ........e.6!....        22.2.0         67ms 
                       02 01                                               ..                      22.2.16
        //////////獲取配置描述符///////////////////////             
          17.0  CTL    80 06 00 02  00 00 09 00                            GET DESCRIPTOR          23.1.0         28us 
        ///////////返回配置描述符///////////////////////
          17.0  DI     09 02 20 00  01 01 00 80  dd                        .. ......               23.2.0         50ms 
        /////////獲取0x20字節的配置描述符集合,包括配置描述符,接口描述符,端點描述符等/////////
          17.0  CTL    80 06 00 02  00 00 20 00                            GET DESCRIPTOR          24.1.0         30us
        /////////返回了0x20字節的配置描述符集合///////////// 
          17.0  DI     09 02 20 00  01 01 00 80  dd 09 04 00  00 02 08 06  .. .............        24.2.0         83ms 
                       50 00 07 05  82 02 40 00  00 07 05 02  02 40 00 00  P.....@......@..        24.2.16
        ////////獲取字符串描述符的語言ID///////////////           
          17.0  CTL    80 06 00 03  00 00 02 00                            GET DESCRIPTOR          25.1.0         29us
        ///////設備返回語言ID,第一字節表示語言ID的長度///////////////
          17.0  DI     04 03                                               ..                      25.2.0         45ms 
        ////////根據長度獲取4字節的字符串描述符的語言ID///////////////
          17.0  CTL    80 06 00 03  00 00 04 00                            GET DESCRIPTOR          26.1.0         17ms
        ////////設備返回完整的語言ID////////////////
          17.0  DI     04 03 09 04                                         ....                    26.2.0         53ms 
        /////////獲取索引為2的字符串描述符///////////
          17.0  CTL    80 06 02 03  09 04 02 00                            GET DESCRIPTOR          27.1.0         27us 
        //////////設備返回字符串描述符,第一字節為該字符串描述符的長度//////////
          17.0  DI     12 03                                               ..                      27.2.0         46ms 
        /////////根據長度獲取索引為2的字符串描述符///////////
          17.0  CTL    80 06 02 03  09 04 12 00                            GET DESCRIPTOR          28.1.0         23us 
        /////////設備返回完整的0x12字節字符串描述符/////////
          17.0  DI     12 03 32 00  30 00 37 00  31 00 30 00  39 00 38 00  ..2.0.7.1.0.9.8.        28.2.0         70ms 
                       32 00                                               2.                      28.2.16
        ////////////////設置配置///////////////////////////////            
          17.0  CTL    00 09 01 00  00 00 00 00                            SET CONFIG              29.1.0         28us
        ////////////////設置接口//////////////////////////////// 
          17.0  CTL    01 0b 00 00  00 00 00 00                            SET INTERFACE           30.1.0         22ms
        //////////////獲取最大邏輯單元///////////////////////// 
          17.0  CTL    a1 fe 00 00  00 00 01 00                            GET MAX LUN             31.1.0        158us 
          17.0  DI     00                                                  .                       31.2.0         53ms
        ///////////////USB大容量存儲設備的命令塊封包(CBW)//////// 
          17.2  DO     55 53 42 43  c8 58 25 81  24 00 00 00  80 00 06 12  USBC.X%.$.......        32.1.0        3.0ms 
                       00 00 00 24  00 00 00 00  00 00 00 00  00 00 00     ...$...........         32.1.16             
         
         
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