USB设备插入和拔出的波形

下面测试了iPhone和U盘插入/拔出时D+和D-上的波形。黄色为D+，绿色为D-。

iPhone插入的波形

iPhone插入—整体波形

• 1 处的波形只有iPhone插入连接CarPlay或者是Android手机插入连接Carlife才会有，还不知道这里的波形是怎么产生的。

• 2 处的波形是枚举阶段速度的判定，即握手检测阶段。

• 3 处的波形与2 处的类似，像是Host再做一次reset。

• 4 处的波形是连接CarPlay做RoleSwitch，车机变成USB Device，iPhone变成USB Host，iPhone枚举车机的波形，等同于2的阶段，也是握手检测阶段。

• 4 处之后是正常的通信阶段，差不多是400mv。

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iPhone插入—1 处的波形

这是1处波形放大之后的图，红色左边的都是属于1处的波形。总共包含三部分：
(a)：D+和D-同时拉高为600mv左右；
(b)：D+和D-同时拉低到0V，之后D-拉高到600mv；
(c)：D-拉低到0V，直到第2处波形。

从USB协议分析仪(Total Phase Data)截取到的数据对应如下：

从抓取到的数据来看有个Chirp K信号，说明(b)中的D-为高肯定是对应于这里的Chirp K信号。

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iPhone插入—2 处的波形

与之对应的USB协议分析如下：

下面来仔细分析2 处波形的具体细节。
(a)：这一个波形对应于USB协议的低速/全速设备的判定阶段，通过D+和D-上面的电压进行判定。iPhone属于高速的USB设备，因此D+上会有一个1.5k的上拉电阻，因此可以看到D+上有一个3.3V左右的电压。在(a)和 (b) 之间有一小段的低电平，这就是SE0状态，Host发送设备复位操作，设备复位操作是hub通过驱动数据线到复位状态SE0(Single-ended 0，即D+和D-全为低电平)，并持续至少10ms。
相关的USB 协议内容在第7章规定：

(b)：D+为0v，D-为800mv左右，此时是Chirp K状态，由USB设备产生，只有高速设备才会去产生一个Chirp K信号。USB设备看到Host发送的复位操作，通过内部的电流源向D-线持续灌大小为17.78mA电流。因此我们可以看到D-为800mv左右。
(c)：USB Host上的hub检测到高速USB设备产生Chirp K信号，hub会开始回复一连串的KJKJKJ……序列，如图中的c和d的波形。设备检测到6个hub发出的Chirp 信号后（3对KJ序列，此时的KJ序列还维持在800mv左右），它必须在500us内切换到高速模式。
(d)：USB设备切换至高速模式，hub发送出来的KJKJKJ……序列幅值降到了原先的一半，400mv。

(b) ~ d) 的内容可以参照USB协议的：7.1.7.5 章节中的High-speed Detection Handshake。或者也可以参照我之前的文章：
USB 全速/高速设备识别信号分析
USB 2.0 协议中文注解
USB 2.0 协议中J、K、SE0状态的定义

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iPhone插入—3 处的波形

3处的波形如果展开来看，同样是Host发送reset信号，设备产生Chirp K信号，Hub回应KJKJKJ序列进行握手的信号。至于为什么还多出一次reset，可以参照下面文章的说明：http://blog.youkuaiyun.com/luckywang1103/article/details/40263285

3处和4处之间就是车机(USB Host)与iPhone(USB Device)的获取设备描述符以及数据通信阶段，此时车机会去枚举（此时只包括识别高速设备之后的枚举动作）iPhone。并判断这台iPhone是否支持CarPlay，如果支持，那么需要进行RoleSwitch，所以才会有4的波形，否则不会有的。

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iPhone插入—4 处的波形

这个只有在插入iPhone连接CarPlay才会出现这个波形，这里是由于做了RoleSwitch，iPhone做Host，车机做Device，iPhone枚举车机时候产生的波形。这里的波形与第2处类似。这中间USB会断开一次并重连。

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iPhone拔掉的波形

这个是iPhone拔掉时候的波形，在拔掉之前，车机是作为Device，iPhone是作为Host。
(a)：D+和D-有数据在通信中；
(b)：3ms左右的idle 状态；
(c)：在设备开始进入idle状态后，必须在3.125ms(TWTREV)内还原至全速配置。依靠断开termination resistors并重新连接D+上的上拉电阻来完成切换至全速配置。在恢复到全速下，设备必须在TWTRSTHS(100us~875us)时间内采样总线上的状态。如果是Full-Speed J(D+为“1”，D-为“0”)的状态，那么设备继续进入Suspend的动作。(SE0的状态标记hub发送reset，设备将进入“High-speed Detection Handshake”，在7.1.7.5节中定义)。在USB设备控制器上，如果检测到持续3ms的Suspend状态，那么会产生中断报告断开。
之后车机由USB Device模式切换至USB Host模式，Full-Speed J的状态清除，D+和D-的信号都为0V。
这一部分的内容在USB 协议的7.1.7.6 Suspending章节进行的规定，或者可以参照这篇文章：USB 挂起和唤醒

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U盘插入

U盘插入车机中播放音乐，此时车机做为USB Host，U盘作为USB Device，车机枚举U盘。

跟iPhone插入的波形比对，发现这里少了1处和4处的波形。少了4处是因为U盘插入不用做RoleSwitch，所以不用再次枚举。至于为什么少了1处的波形，还不知道原因。

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U盘拔掉

这里的 (a) 还在通信中，(b) 处表示处于idle状态。与iPhone拔掉的差异是这里少了 (c) 的波形。