USB深入学习

USB总线是基于分层的星状拓补结构，以Hub（可将一个USB接口扩展为多个接口的装置）为中心连接周围设备。

端点是主机最终的传输对象，信息包括端点号、传输类型、方向和数据包长度等。

USB采用NRZI（非归零码）对数据进行编码

供电方式分为两种：

1、自供电：使用外部电源供应

2、总线供电：通过VBUS进行供电

USB总线信号使用差分传输模式，数据线有D+和D-，低速总线上的状态：

J态： D+ =“0”，D- =“1”
K态： D+ =“1”，D- =“0”
SE0态（Reset）：D+ =“0”，D- =“0”

空闲状态：J状态恢复信号（Resume）：K状态

SOP：从IDLE切换到K EOP：持续2位时间的SE0，后跟1位的J状态

SYNC：3个重复的KJ转换，后跟1位K状态

高速下的JK态和低速的相反，低速下空闲状态为“K”状态；全速下空闲状态为“J”状态；高速下空闲状态为“SE0”状态

主机对于设备断开和连接判断：

断开——D+和D-上的下拉电阻使得二者都在低电平，持续SE0状态

连接——主机检测到某一个数据线电平拉高并保持了一段时间，就认为有设备连接

Packet的组成：SOP、SYNC、Packet Content、EOP

Packet Content的内容有：PID、地址、帧号、数据、CRC，不同Packet的类型根据PID区分

PID的类型：

Token令牌——OUT/IN/SETUP

SOF Packet

DATA数据——DATA0/DATA1

HandShake握手——ACK/NAK/STALL

Special特殊——PRE/ERR/PING

地址：设备地址和端点地址

帧号：11位，达到7FFH时归零重计，每个帧的帧首传输一次SOF包

CRC：Token CRC、DATA CRC

Transaction（事物）

Setup transaction、DATA In、DATA Out（所有事物都是由主机发起）

Transfer（传输）：Control、Bulk、Isochronous、Interrupt

每种传输方式分为Setup Stage、Data Stage、Status Stage

USB插入主机后的活动：

供电——复位——获取Device Descriptor前8字节——复位（可选）——分配地址——获取Device Descriptor——获取Configuration——获取String（可选）——配置

（Very Important）描述符类型：

Device、Configuration、String、Interface、Endpoint、Device_qualifier、DEBUGd.......

几种描述符的具体组成：

Device Descriptor

Configuration Descriptor

Interface Descriptor

EndPoint Descriptor