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USB设备的枚举过程及描述符说明1

上一篇 / 下一篇  2011-07-04 21:09:04 / 个人分类:USB

USB主机在检测到USB设备插入后,就要对设备进行枚举了。为什么要枚举呢?枚举就是从设备读取一些信息,知道设备是什么样的设备,如何进行通信,这样主机就可以根据这些信息来加载合适的驱动程序。调试USB设备,很重要的一点就是USB的枚举过程,只要枚举成功了,那么就已经成功大半了。
    在说枚举之前,先大概说说USB的一种传输模式——控制传输。这种传输在USB中是非常重要的,它要保证数据的正确性,在设备的枚举过程中都是使用控制传输的。控制传输分为三个阶段:①建立阶段。②数据阶段。③确认阶段。建立(setup)阶段都是由USB主机发起,它是一个setup数据包,里面包含一些数据请求的命令以及一些数据。如果建立阶段是输入请求,那么数据阶段就要输入数据;如果建立阶段是输出请求,那么数据阶段就要输出数据。如果在数据阶段,即便不需要传送数据,也要发一个0长度的数据包。数据阶段过后就是确认阶段。确认阶段刚好跟数据阶段相反,如果是输入请求,则它是一个输出数据包;如果是输出请求,则它是一个输入数据包。确认阶段用来确认数据的正确传输。
    好了,下面我们来看看枚举的详细过程。
    首先,USB主机检测到USB设备插入后,就会先对设备复位。设备复位后,USB主机就会对地址为0的设备发送获取设备描述符的标准请求。所有的USB设备在总线复位后其地址都为0,这样主机就可以跟那些刚刚插入的设备通过地址0通信。主机在建立阶段发出获取设备描述符的输入请求,设备收到该请求后,在数据阶段将设备描述符返回给主机。主机在成功获取到一个数据包的设备描述符后并且确认没有什么错误后(注意:有些USB设备的端点0大小不足18字节(但至少具有8字节),而标准的设备描述有18字节,在这种情况下,USB设备只能暂时按最大包将部分设备描述符返回,而主机在成功获取到前面一部分描述符后,就不会再请求剩下的设备描述符部分,而是进入设置地址阶段),就会返回一个0长度的确认数据包给设备。
    然后主机再对设备复位一下,接下来就会进入到设置地址阶段。这时USB主机发出一个设置地址的请求,并在后面跟着一个0长度的数据输出包。地址包含在建立包中,具体的地址USB主机会负责管理,它会分配一个唯一的地址给新的设备。USB设备在收到地址后,返回0长度的应答包,设备在收到这个0长度应答包的ACK之后,就可以起用新的地址了。这样设备就分配到了一个唯一的设备地址,以后主机就通过它来进行访问该设备。
    然后主机再次获取设备描述符,这次跟第一次可能有点不一样,这次需要获取完全部的18个字节的设备描述符。当然,如果你的端点0缓冲大于18字节的话,那就跟第一次的情形一样了。
    接下来,主机就会获取配置描述符。配置描述符总共为9字节。主机在获取到配置描述符后,根据里面的配置集合总长度,再获取配置集合。配置集合包括配置描述符,接口描述符,端点描符等等。
    如果有字符串描述符的话,还要获取字符串描述符。另外HID设备还有HID描述符等。使用BUS HOUND以及通过串口返回信息,很容易看到具体的过程。总之是主机请求什么,你的程序就响应什么。

下面这些数据是使用BUS HOUND抓的,这个是在WIN2000下抓到的,如果在WINXP下,就看不到设置地址之前的数据。
写了注释下面的部分就是主机和设备之间的数据通信,而其它的则是主机跟根集线器之间的通信数
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,请看我以前写的:《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_DEs criptOR               0x01  //设备描述符
#define CONFIGURATION_DEs criptOR        0x02  //配置描述符
#define STRING_DEs criptOR               0x03  //字符串描述符
#define INTERFACE_DEs criptOR            0x04  //接口描述符
#define ENDPOINT_DEs criptOR             0x05  //端点描述符


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