USB枚举

USB枚举过程（具体请参考USB Specification Chapter 9）

1．枚举：

      主机从USB设备中读取一些信息知道是一个什么样的设备，如何进行通信，并为设备选择合适的驱动程序。

USB架构中hub负责设备的连接和断开，利用interrupt IN Endpoint 向主机报告。在系统启动前主机轮询查看是否有设备连接（主机存在一个root hub）。

一旦有设备连接上来，主机会发送一系列请求给设备所挂载的hub上，再由hub建立起host到divice的通信。主机通过控制传输方式，通过端点0发送各种请求。设备收到请求后回复相应的信息，进行枚举操作。

控制传输分为三个阶段，分别是建立（setup），数据（IN/OUT），确认（ack/nak）

2．设备状态图：

如上图所述，USB设备插入到USB接口即为连接状态；USB设备的电源可从接口供电，也可以自己供电，当USB设备接入到USB接口上USB设备加电，VBUS对设备产生作用；设备对电源支持的能力通过配置描述符来反映的，设备可以改变其供电方式，改变供电方式后设备可能返回到加电状态，从新配置完成枚举过程；上电后的设备接收到总线的复位信号，完成复位进入到默认状态，通过设备终端阻抗，选择设备的工作速度（LS/FS）；USB设备加电复位以后使用缺省地址，USB设备只对缺省通道请求产生响应；在SUSB设备正常工作以前设备需要被正确配置，配置设备即给设备的配置寄存器写入一个非零数据。设备在总参一定时间没有传输后进入挂起状态，当总线活动时退出该状态。

3．枚举步骤：

• 设备插入到USB接口上，连接到hub上，hub给设备供电，设备处于上电状态；

• hub检测USB设备上D+或D-数据线被拉高，认为设备接入并根据电压判断设备所支持的速度类型；

• hub报告设备的信息给主机，包括设备接入信息和速度信息，主机在接收到设备连接后，等待一段时间发送给hub请求复位设备（SE0），当设备是FS时，主机还需要判断设备是否支持HS模式（高速检测，需hub支持HS，见附一）；

• 主机发送get_port_status请求给hub查询设备是否完成复位，hub完成复位后撤销复位信号设备处于default状态，准备接收主机发送的请求，设备和主机通过默认地址0端点0进行传输；

• 主机发送get_descriptor请求获取默认管道最大包长度，设备描述符的第八个字节表示设备端点0的最大包长度，设备返回的包(IN package)中，主机只关注第八个字节的数据，完成第一次控制传输后，系统要求设备再次复位设备（USB规范中没有改要求?）

• 主机发送set_address请求分配一个唯一的地址给设备，设备读取该请求并返回确认信息；

• 主机发送get_descriptor请求读取完整设备描述符，配置描述符，字符集描述符等；

• 主机解析设备描述符等信息，选择一个合适的驱动给设备，并说明设备已找到，将设备添加到usb设备列表中，完成设备的枚举；

以下是一些关于USB枚举的链接供参考：

1. USB枚举过程_usb枚举之后是怎么样匹配设备驱动的-优快云博客

2. USB枚举详细过程剖析_au6465r sd卡枚举成功如何知道-优快云博客

3. 新浪博客

4. USB 枚举过程_usb debounce-优快云博客

以下是USBD的USB各种描述符的说明信息：

• 新浪博客

以下是一个关于USB枚举的讲解视频：

• http://v.youku.com/v_show/id_XMzE5MzI3MTM2.html#paction

附一：高速检测（转载自全速USB和高速USB的识别过程分析_usb2.0 识别host device-优快云博客）

高速设备看到复位信号后，通过内部的电流源向D-线持续灌大小为17.78mA电流。因为此时高速设备的1.5k上拉电阻还未撤销，在hub端，全速/低速驱动器形成一个阻抗为45欧姆(Ohm)的终端电阻，2电阻并联后仍是45欧姆左右的阻抗，所以在hub端看到一个约800mV的电压（45欧姆*17.78mA），这就是Chirp K信号。Chirp K信号的持续时间是1ms~7ms。

在hub端，虽然下达了复位信号，并一直驱动着SE0，但USB2.0的高速接收器一直在检测Chirp K信号，如果没有Chirp K信号看到，就继续复位操作,直到复位结束，之后就在全速模式下操作。如果只是一个全速的hub，不支持高速操作，那么该hub不理会设备发送的Chirp K信号，之后设备也不会切换到高速模式。

设备发送的Chirp K信号结束后100us内，hub必须开始回复一连串的KJKJKJ….序列，向设备表明这是一个USB2.0的hub。这里的KJ序列是连续的，中间不能间断，而且每个K或J的持续时间在40us~60us之间。KJ序列停止后的100~500us内结束复位操作。hub发送Chirp KJ序列的方式和设备一样，通过电流源向差分数据线交替灌17.78mA的电流实现。

再回到设备端来。设备检测到6个hub发出的Chirp信号后（3对KJ序列），它必须在500us内切换到高速模式。切换动作有：

1. 断开1.5k的上拉电阻。

2. 连接D+/D-上的高速终端电阻（high-speedtermination），实际上就是全速/低速差分驱动器。

3. 进入默认的高速状态。

执行1，2两步后，USB信号线上看到的现象就发生变化了：hub发送出来的Chirp KJ序列幅值降到了原先的一半，400mV。这是因为设备端挂载新的终端电阻后，配上原先hub端的终端电阻，并联后的阻抗是22.5欧姆。400mV就是由17.78mA*22.5Ohm得来。以后高速操作的信号幅值就是400mV而不像全速/低速那样的3V。

至此，高速设备与USB2.0 hub握手完毕，进行后续的480Mbps高速信号通信。