USB2.0学习笔记_0

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关于USB2.0的学习，我准备自顶向下研究。
首先学习它的高层协议。

USB启动流程

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i. 设备上电

用户把USB设备插入USB端口（主机下的根hub或主机下行端口上的hub端口）或系统启动时设备上电。此时，USB设备处于加电状态，它所连接的端口是无效的。Hub会实时监测端口的电平变化，一旦检测到端口有电压变化，Hub将利用自己的中断端点将信息反馈给主控制器，告诉主机有设备连接。Hub通过检测USB总线空闲时的差分线的高低电压来判断所连接设备的速度类型。

ii. 主机初步了解设备

主机收到Hub的设备连接或断开消息后，会发送一个 Get_Port_Status请求给hub以了解此次状态改变的确切含义。Get_Port_Status等请求属于所有Hub都要求支持的Hub类标准请求。当host发来Get_Port_Status请求时，Hub就将此设备的速度类型信息回复给host，USB 2.0规范要求速度检测要先于复位（Reset）操作。设备的速度类型是靠设备差分线接上拉电阻的情况来标识的：全速设备D+线接Rpu上拉电阻，而低速设备是D-线接Rpu上拉电阻。
在这里插入图片描述

iii. 主机通过Hub复位设备

主机至少等待100ms以使得插入操作的完成以及设备电源稳定工作，然后向Hub发出一个 Set_Port_Feature请求让Hub复位刚才设备插上的端口。Hub通过驱动数据线到复位状态(D+和D-全为低电平 )，并持续至少10ms。当然，Hub不会把这样的复位信号发送给其他已有设备连接的端口，所以其他连在该Hub上的设备自然看不到复位信号，不会受影响。Hub集线器具体电路实现原理可自行探索。

IV. 通过Hub建立主机和设备之间的信息通道

根据USB2.0协议，高速（High Speed）设备在初始时是默认全速（Full Speed ）状态运行，那么对于一个支持USB2.0的高速Hub，当它发现它的端口连接的是一个全速设备时，会进行高速检测，看看目前这个设备是否还支持高速传输。如果是，那就切到高速信号模式，否则就一直在全速状态下工作。从设备的角度来看，如果是一个高速设备，在刚连接到Hub或上电时只能以全速模式运行。随后Hub会进行高速检测，之后这个设备才会切换到高速模式下工作。假如所连接的Hub不支持USB2.0，即不是高速Hub，不能进行高速检测，那么设备将一直以全速工作。
主机不停地向hub发送Get_Port_Status请求，以查询设备是否复位成功。Hub返回的报告信息中有专门的一位用来标志设备的复位状态，同时也将设备新的速度类型信息上传。当Hub撤销了复位信号，设备就处于默认／空闲状态（Default state），准备接收主机发来的请求。设备和主机之间的通信通过控制传输管道，默认管道为地址0、端点0，设备能从总线上得到的最大电流是100mA。这时主机与设备只能进行控制传输。

V. 主机获取默认控制管道的最大数据包长度

主机此时发送的请求是默认地址0，端点0，虽然所有未分配地址的设备都是通过地址0来获取主机发来的请求，但由于枚举过程不是多个设备并行处理，而是一次枚举一个设备的方式进行，所以不会发生多个设备同时响应主机发来的请求。
主机发送Get_Descriptor获取设备描述符，设备描述符的第8字节代表设备端点0的最大包大小，只有知道端点0 的最大包长度，才知道一次控制传输要从设备请求多少字节数据。