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发表于 2016-9-17
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1、全速和低速设备的检测
全速和低速设备通过其端接的上拉电阻的位置来区分。全速设备端接D+线上接上拉电阻1.5K欧姆±5％,低速设备端接D-线上接上拉电阻1.5K欧姆±5％,下行端口的下拉端接电阻为15K欧姆±5％连接到地
当USB下行端口没有连接设备时，由于下拉电阻的存在，使D+和D－上的电压为0，而当端口接上设备时，设备供电后，电源会通过上拉电阻（1.5K欧姆）和端口的下拉电阻（15K欧姆）分压，在D+或D－上产生一个正脉冲，而USB主机根据脉冲产生在哪根数据线上，来判断是全速还是低速。
2、 高速设备的检测
在连接的最开始阶段，高速设备是当成全速设备来识别的，因此，高速设备的D+线上也会有一个1.5K欧姆的上拉电阻到电源，但是与全速设备不相同的是，高速设备对这个上拉电阻，会有一个开关进行通断控制。因为高速信号传输是通过电流驱动的，而且D+和D－上的信号幅值在0V和400mv之间切换，所以传输时不允许有一个接到3.3V的上拉电阻存在。以下就是简化的高速设备检测流程。
集线器或者主机必须确认连在它端口上的设备不是低速设备，如果是低速设备，则集线器或者主机就不会
发起高速握手协议。
2，当集线器或者主机确认端口设备不是低速设备后，它将在握手协议的最开始阶段，T0时刻，发出一个SE0（信号或称命令、状态。不管是什么，理解了就好），用作复位。设备检测这个SE0，进行复位。（这里设备根据自己处在何种状态，会作出不同的动作）。
4，假如设备是高速设备，则它会让上拉电阻仍然连接，但会使高速的端接无效，并驱动高速信号电流流向D-线上，这将在总线上产生一个K脉冲。该脉冲，在复位的TO时刻后，必须持续至少1.0 ms，但不能超过7.0ms。
5，集线器在观察到设备发出的K脉冲至少2.5 us后，必须能检测出这个脉冲。假如集线器没有检测出这个脉冲，则它必须持续的发出SE0信号，直到复位结束。
6，在当K脉冲信号在总线上存在不超过100 us的时间后，集线器必须开始发送间隔的K脉冲和J脉冲序列信号，在J’s和K’s之间的总线上不允许有空闲状态发生。该序列信号在复位结束之前将持续一段时间，不少于100 us，但不长于500 us。（这保证了总线上始终保持活动状态，阻止设备进入高速挂起状态。）每一个独立的K脉冲和J脉冲的持续时间至少为40 us，但不能长于60 us。
7，在完成脉冲序列信号发生之后，集线器发出SE0信号，直到复位结束。在复位结束时，集线器必须转到高速使能状态，而无需在数据线上作出任何改变。
8，在设备完成它自己的脉冲信号（K脉冲）后，它将寻找高速集线器的脉冲信号。设备至少需要观测到K-J-K-J-K-J脉冲序列，来作为检测到一个有效的集线器脉冲信号。每一个独立的K脉冲和J脉冲至少需检测到2.5 us。
A），假如设备检测到脉冲序列K-J-K-J-K-J，则在检测到后的500 us（TWTHS）之内，设备要求断开D+的上拉电阻，并使能高速端接，进入高速缺省状态。即已进入高速模式
B），假如设备在完成它自己的脉冲信号之后的1.0 ms到2.5 ms之内，没有检测到脉冲序列K-J-K-J-K-J，则设备要回复到全速缺省状态，并等待至复位结束。（进入全速模式）
USB的描述符及各种描述符之间的依赖关系
USB是个通用的总线，端口都是统一的。但是USB设备却各种各样，例如USB鼠标，USB键盘，U盘等等，那么USB主机是如何识别出不同的设备的呢？这就要依赖于描述符了。
USB的描述符主要有设备描述符，配置描述符，接口描述符，端点描述符，字符串描述符，HID描述符，报告描述符等等。
关于报告描述符，请看：《USB HID报告及报告描述符简介 》
一个USB设备有一个设备描述符，设备描述符里面决定了该设备有多少种配置，每种配置描述符对应着配置描述符；而在配置描述符中又定义了该配置里面有多少个接口，每个接口有对应的接口描述符；在接口描述符里面又定义了该接口有多少个端点，每个端点对应一个端点描述符；端点描述符定义了端点的大小，类型等等。
由此我们可以看出，USB的描述符之间的关系是一层一层的，最上一层是设备描述符，下面是配置描述符，再下面是接口描述符，再下面是端点描述符。在获取描述符时，先获取设备描述符，然后再获取配置描述符，根据配置描述符中的配置集合长度，一次将配置描述符、接口描述符、端点描述符一起一次读回。其中可能还会有获取设备序列号，厂商字符串，产品字符串等。
每种描述符都有自己独立的编号，如下：
#define DEVICE_DESCRIPTOR 0x01 //设备描述符
#define CONFIGURATION_DESCRIPTOR 0x02 //配置描述符
#define STRING_DESCRIPTOR 0x03 //字符串描述符
#define INTERFACE_DESCRIPTOR 0x04 //接口描述符
#define ENDPOINT_DESCRIPTOR 0x05 //端点描述符
下面分别详细介绍一下各描述符。
1.设备描述符
//定义标准的设备描述符结构
typedef struct _DEVICE_DCESCRIPTOR_STRUCT
{
BYTE blength; //设备描述符的字节数大小
BYTE bDescriptorType; //设备描述符类型编号
WORD bcdUSB; //USB版本号
BYTE bDeviceClass; //USB分配的设备类代码
BYTE bDeviceSubClass; //USB分配的子类代码
BYTE bDeviceProtocol; //USB分配的设备协议代码
BYTE bMaxPacketSize0; //端点0的最大包大小
WORD idVendor; //厂商编号
WORD idProduct; //产品编号
WORD bcdDevice; //设备出厂编号
BYTE iManufacturer; //设备厂商字符串的索引
BYTE iProduct; //描述产品字符串的索引
BYTE iSerialNumber; //描述设备序列号字符串的索引
BYTE bNumConfigurations; //可能的配置数量
}
DEVICE_DESCRIPTOR_STRUCT, * pDEVICE_DESCRIPTOR_STRUCT;
//实际的设备描述符示例
code DEVICE_DESCRIPTOR_STRUCT device_descriptor= //设备描述符
{
sizeof(DEVICE_DESCRIPTOR_STRUCT), //设备描述符的字节数大小，这里是18字节
DEVICE_DESCRIPTOR, //设备描述符类型编号，设备描述符是01
0x1001, //USB版本号，这里是USB01.10，即USB1.1。由于51是大端模式，所以高低字节交换
0x00, //USB分配的设备类代码，0表示类型在接口描述符中定义
0x00, //USB分配的子类代码，上面一项为0时，本项也要设置为0
0x00, //USB分配的设备协议代码，上面一项为0时，本项也要设置为0
0x10, //端点0的最大包大小，这里为16字节
0x7104, //厂商编号，这个是需要跟USB组织申请的ID号，表示厂商代号。
0xf0ff, //该产品的编号，跟厂商编号一起配合使用，让主机注册该设备并加载相应的驱动程序
0x0100, //设备出厂编号
0x01, //设备厂商字符串的索引，在获取字符串描述符时，使用该索引号来识别不同的字符串
0x02, //描述产品字符串的索引，同上
0x03, //描述设备序列号字符串的索引，同上
0x01 //可能的配置数为1，即该设备只有一个配置
};
2.配置描述符
//定义标准的配置描述符结构
typedef struct _CONFIGURATION_DESCRIPTOR_STRUCT
{
BYTE bLength; //配置描述符的字节数大小
BYTE bDescriptorType; //配置描述符类型编号
WORD wTotalLength; //此配置返回的所有数据大小
BYTE bNumInterfaces; //此配置所支持的接口数量
BYTE bConfigurationValue; //Set_Configuration命令所需要的参数值
BYTE iConfiguration; //描述该配置的字符串的索引值
BYTE bmAttributes; //供电模式的选择
BYTE MaxPower; //设备从总线提取的最大电流
}
CONFIGURATION_DESCRIPTOR_STRUCT, * pCONFIGURATION_DESCRIPTOR_STRUCT;
2.接口描述符
//定义标准的接口描述符结构
typedef struct _INTERFACE_DESCRIPTOR_STRUCT
{
BYTE bLength; //接口描述符的字节数大小
BYTE bDescriptorType; //接口描述符的类型编号
BYTE bInterfaceNumber; //该接口的编号
BYTE bAlternateSetting; //备用的接口描述符编号
BYTE bNumEndpoints; //该接口使用的端点数，不包括端点0
BYTE bInterfaceClass; //接口类型
BYTE bInterfaceSubClass; //接口子类型
BYTE bInterfaceProtocol; //接口遵循的协议
BYTE iInterface; //描述该接口的字符串索引值
}
INTERFACE_DESCRIPTOR_STRUCT, * pINTERFACE_DESCRIPTOR_STRUCT;
4.端点描述符
//定义标准的端点描述符结构
typedef struct _ENDPOINT_DESCRIPTOR_STRUCT
{
BYTE bLegth; //端点描述符字节数大小
BYTE bDescriptorType; //端点描述符类型编号
BYTE bEndpointAddress; //端点地址及输入输出属性
BYTE bmAttributes; //端点的传输类型属性
WORD wMaxPacketSize; //端点收、发的最大包大小
BYTE bInterval; //主机查询端点的时间间隔
}
ENDPOINT_DESCRIPTOR_STRUCT, * pENDPOINT_DESCRIPTOR_STRUCT;
下面是一个配置描述符集合的定义
typedef struct _CON_INT_ENDP_DESCRIPTOR_STRUCT
{
CONFIGURATION_DESCRIPTOR_STRUCT configuration_descriptor;
INTERFACE_DESCRIPTOR_STRUCT interface_descritor;
ENDPOINT_DESCRIPTOR_STRUCT endpoint_descriptor[ENDPOINT_NUMBER];
}CON_INT_ENDP_DESCRIPTOR_STRUCT;
配置描述符集合的示例
code CON_INT_ENDP_DESCRIPTOR_STRUCT con_int_endp_descriptor= //配置描述符集合
{
//configuration_descriptor //配置描述符
{
sizeof(CONFIGURATION_DESCRIPTOR_STRUCT), //配置描述符的字节数大小，这里为9
CONFIGURATION_DESCRIPTOR, //配置描述符类型编号，配置描述符为2
(sizeof(CONFIGURATION_DESCRIPTOR_STRUCT)+
sizeof(INTERFACE_DESCRIPTOR_STRUCT)+
sizeof(ENDPOINT_DESCRIPTOR_STRUCT)*ENDPOINT_NUMBER)*256+
(sizeof(CONFIGURATION_DESCRIPTOR_STRUCT)+
sizeof(INTERFACE_DESCRIPTOR_STRUCT)+
sizeof(ENDPOINT_DESCRIPTOR_STRUCT)*ENDPOINT_NUMBER)/256, //配置描述符集合的总大小
0x01, //只包含一个接口
0x01, //该配置的编号
0x00, //iConfiguration字段
0x80, //采用总线供电，不支持远程唤醒
0xC8 //从总线获取最大电流400mA
},
//interface_descritor //接口描述符
{
sizeof(INTERFACE_DESCRIPTOR_STRUCT), //接口描述符的字节数大小，这里为9
INTERFACE_DESCRIPTOR, //接口描述符类型编号，接口描述符为3
0x00, //接口编号为4
0x00, //该接口描述符的编号为0
ENDPOINT_NUMBER, //非0端点数量为2，只使用端点主端点输入和输出
0x08, //定义为USB大容量存储设备
0x06, //使用的子类，为简化块命令
0x50, //使用的协议，这里使用单批量传输协议
0x00 //接口描述符字符串索引，为0，表示没有字符串
},
//endpoint_descriptor[]
{
{ //主端点输入描述
sizeof(ENDPOINT_DESCRIPTOR_STRUCT), //端点描述符的字节数大小，这里为7
ENDPOINT_DESCRIPTOR, //端点描述符类型编号，端点描述符为5
MAIN_POINT_IN, //端点号，主输入端点
ENDPOINT_TYPE_BULK, //使用的传输类型，批量传输
0x4000, //该端点支持的最大包尺寸，64字节
0x00 //中断扫描时间，对批量传输无效
},
{ //主端点输出描述
sizeof(ENDPOINT_DESCRIPTOR_STRUCT), //端点描述符的字节数大小，这里为7
ENDPOINT_DESCRIPTOR, //端点描述符类型编号，端点描述符为5
MAIN_POINT_OUT, //端点号，主输出端点
ENDPOINT_TYPE_BULK, //使用的传输类型，批量传输
0x4000, //该端点支持的最大包尺寸，64字节
0x00 //中断扫描时间，对批量传输无效
}
}
};
其中关于端点的类型定义如下
//定义的端点类型
#define ENDPOINT_TYPE_CONTROL 0x00 //控制传输
#define ENDPOINT_TYPE_ISOCHRONOUS 0x01 //同步传输
#define ENDPOINT_TYPE_BULK 0x02 //批量传输
#define ENDPOINT_TYPE_INTERRUPT 0x03 //中断传输
端点号的定义如下
#define MAIN_POINT_OUT 0x02 //2号输出端点
#define MAIN_POINT_IN 0x82 //2号输入端点 |
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发表于 2016-9-17
