《電子技術(shù)應用》
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USB枚舉詳細過程剖析
摘要: USB枚舉詳細過程剖析。
Abstract:
Key words :

(1)集線器檢測新設備
主機集線器監(jiān)視著每個端口的信號電壓,當有新設備接入時便可覺察。(集線器端口的兩根信號線的每一根都有15kΩ的下拉電阻,而每一個設備在D+都有一個1.5kΩ的上拉電阻" title="上拉電阻">上拉電阻。當用USB線將PC和設備接通后,設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)主機知道了新設備連接后
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備是什么時候連接的。
(3)集線器重新設置這個新設備
當主機知道有一個新的設備時,主機給集線器發(fā)送一個Set_Feature請求,請求集線器來重新設置端口。集線器使得設備的USB數(shù)據(jù)線處于重啟" title="重啟">重啟(RESET)狀態(tài)至少10ms。
(4)集線器在設備和主機之間建立一個信號通路
主機發(fā)送一個Get_Status請求來驗證設備是否激起重啟狀態(tài)。返回的數(shù)據(jù)有一位表示設備仍然處于重啟狀態(tài)。當集線器釋放了重啟狀態(tài),設備就處于默認狀態(tài)了,即設備已經(jīng)準備好通過Endpoint 0 的默認流程響應控制傳輸。即設備現(xiàn)在使用默認地址0x0與主機通信。
(5)集線器檢測設備" title="檢測設備">檢測設備速度
集線器通過測定那根信號線(D+或D-)在空閑時有更高的電壓來檢測設備是低速設備還是全速設備。(全速和高速設備D+有上拉電阻,低速設備D-有上拉電阻)。
以下,需要USB的firmware進行干預
(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,以取得卻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設備的響應,該長度包含在設備描述符" title="描述符">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,主機一次只能列舉一個USB設備,所以同一時刻只能有一個USB設備使用缺省地址0。
以下操作雷同,不同操作系統(tǒng)設定時延是不一樣的,比如說win2k大概是幾毫秒,如果沒有反應就再發(fā)送一次命令,重復三次。
(7)主機分配一個新的地址給設備
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備。設備讀取這個請求,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)主機向新地址重新發(fā)送Get_Device_Descriptor命令,此次讀取其設備描述符的全部字段,以了解該設備的總體信息,如VID,PID。
(9)主機向設備循環(huán)發(fā)送Get_Device_Configuration命令,要求USB設備回答,以讀取全部配置信息。
(10)主機發(fā)送Get_Device_String命令,獲得字符集描述(unicode),比如產(chǎn)商、產(chǎn)品描述、型號等等。
(11)此時主機將會彈出窗口,展示發(fā)現(xiàn)新設備的信息,產(chǎn)商、產(chǎn)品描述、型號等。
(12)根據(jù)Device_Descriptor和Device_Configuration應答,PC判斷是否能夠提供USB的Driver,一般win2k能提供幾大類的設備,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)加載了USB設備驅(qū)動以后,主機發(fā)送Set_Configuration(x)命令請求為該設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)相應的項目已經(jīng)添加完畢,至此設備應當可以開始使用。不過,USB協(xié)議還提供了一些用戶可選的協(xié)議,設備如果不應答,也不會出錯,但是會影響到系統(tǒng)的功能(1)集線器檢測新設備
主機集線器監(jiān)視著每個端口的信號電壓,當有新設備接入時便可覺察。(集線器端口的兩根信號線的每一根都有15kΩ的下拉電阻,而每一個設備在D+都有一個1.5kΩ的上拉電阻。當用USB線將PC和設備接通后,設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)主機知道了新設備連接后
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備是什么時候連接的。
(3)集線器重新設置這個新設備
當主機知道有一個新的設備時,主機給集線器發(fā)送一個Set_Feature請求,請求集線器來重新設置端口。集線器使得設備的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請求來驗證設備是否激起重啟狀態(tài)。返回的數(shù)據(jù)有一位表示設備仍然處于重啟狀態(tài)。當集線器釋放了重啟狀態(tài),設備就處于默認狀態(tài)了,即設備已經(jīng)準備好通過Endpoint 0 的默認流程響應控制傳輸。即設備現(xiàn)在使用默認地址0x0與主機通信。
(5)集線器檢測設備速度
集線器通過測定那根信號線(D+或D-)在空閑時有更高的電壓來檢測設備是低速設備還是全速設備。(全速和高速設備D+有上拉電阻,低速設備D-有上拉電阻)。
以下,需要USB的firmware進行干預
(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,以取得卻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設備的響應,該長度包含在設備描述符的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,主機一次只能列舉一個USB設備,所以同一時刻只能有一個USB設備使用缺省地址0。
以下操作雷同,不同操作系統(tǒng)設定時延是不一樣的,比如說win2k大概是幾毫秒,如果沒有反應就再發(fā)送一次命令,重復三次。
(7)主機分配一個新的地址給設備
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備。設備讀取這個請求,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)主機向新地址重新發(fā)送Get_Device_Descriptor命令,此次讀取其設備描述符的全部字段,以了解該設備的總體信息,如VID,PID。
(9)主機向設備循環(huán)發(fā)送Get_Device_Configuration命令,要求USB設備回答,以讀取全部配置信息。
(10)主機發(fā)送Get_Device_String命令,獲得字符集描述(unicode),比如產(chǎn)商、產(chǎn)品描述、型號等等。
(11)此時主機將會彈出窗口,展示發(fā)現(xiàn)新設備的信息,產(chǎn)商、產(chǎn)品描述、型號等。
(12)根據(jù)Device_Descriptor和Device_Configuration應答,PC判斷是否能夠提供USB的Driver,一般win2k能提供幾大類的設備,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)加載了USB設備驅(qū)動以后,主機發(fā)送Set_Configuration(x)命令請求為該設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)相應的項目已經(jīng)添加完畢,至此設備應當可以開始使用。不過,USB協(xié)議還提供了一些用戶可選的協(xié)議,設備如果不應答,也不會出錯,但是會影響到系統(tǒng)的功能

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