USB枚举过程

从驱动开发网看到一篇《USB枚举详细过程分析》，依据自己的理解和经验对原文稍加改动。本文仅供参考，一些顺序并不是固定的。 
     本文描述的是Windows系统的USB枚举过程，但对嵌入式系统自行开发的USB主机驱动程序也有参考价值。 

USB枚举详细过程剖析 

1．主机集线器检测到新设备 
主机集线器监视着每个端口的信号电压，当有新设备接入时便可觉察。（集线器端口的两根信号线的每一根都有15kΩ的下拉电阻，而每一个设备在D+都有一个1.5kΩ的上拉电阻。当用USB线将PC和设备接通后，设备的上拉电阻使信号线的电位升高，因此被主机集线器检测到。） 
 
2．主机发送Get_Status请求 
每个集线器用中断传输来报告在集线器上的事件。当主机知道了这个事件，它给集线器发送一个Get_Status请求来了解更多的消息。返回的消息告诉主机一个设备是什么时候连接的。 
 
3．主机发送Set_Feature请求，集线器重启端口 
当主机知道有一个新的设备时，主机给集线器发送一个Set_Feature请求，请求集线器来重启端口。集线器使得设备的USB数据线处于重启（RESET）状态至少10ms。 
 
4．集线器在设备和主机之间建立一个信号通路 
主机发送一个Get_Status请求来验证设备是否激起重启状态。返回的数据有一位表示设备仍然处于重启状态。当集线器释放了重启状态，设备就处于默认状态了，设备已经准备好通过Endpoint 0 的默认流程响应控制传输，即设备现在使用默认地址0x0与主机通信。 
 
5．集线器检测设备速度 
集线器通过测定哪根信号线（D+或D-）在空闲时有更高的电压来检测设备是低速设备还是全速设备。（全速和高速设备D+有上拉电阻，低速设备D-有上拉电阻）。 

以下需要USB的firmware进行干预 。 

6．获取最大数据包长度 
PC 向address 0发送USB协议规定的Get_Device_Descriptor命令，以取得缺省控制管道所支持的最大数据包长度，并在有限的时间内等待USB设备的响应。该长度包含在设备描述符的bMaxPacketSize0字段中，其地址偏移量为7，所以这时主机只需读取该描述符的前8个字节。注意，主机一次只能枚举一个USB设备，所以同一时刻只能有一个USB设备使用缺省地址0。 

以下操作雷同，不同操作系统设定时延是不一样的，比如说win2k大概是几毫秒，如果没有反应就再发送一次命令，重复三次。 

7．主机分配一个新的地址给设备 
主机通过发送一个Set_Address请求来分配一个唯一的地址给设备。设备读取这个请求，返回一个确认，并保存新的地址。从此开始所有通信都使用这个新地址。 
 
8．主机重新发送Get_Device_Descriptor命令，读取完整设备描述符 
主机向新地址重新发送Get_Device_Descriptor命令，此次读取其设备描述符的全部字段，以了解该设备的总体信息，如VID，PID。 
 
9．主机发送Get_Device_Configuration命令，获取完整配置信息 
主机向设备循环发送Get_Device_Configuration命令，要求USB设备回答，以读取全部配置信息。 
 
10．主机发送Get_Device_String命令，获得描述字符集（unicode） 
描述字符集包括了产商、产品描述、型号等信息。 
 
11．主机展示新设备信息 
此时主机将会弹出窗口，展示发现新设备的信息，产商、产品描述、型号等。 
 
12．PC判断能否提供该类USB的驱动 
根据Device_Descriptor和Device_Configuration应答，PC判断是否能够提供USB的Driver，一般win2k能提供几大类的设备，如游戏操作杆、存储、打印机、扫描仪等，操作就在后台运行。但是Win98却不可以，所以在此时将会弹出对话框，索要USB的 Driver。 
 
13．主机发送Set_Configuration（x）命令，请求为设备选择一个配置 
加载了USB设备驱动以后，主机发送Set_Configuration（x）命令请求为该设备选择一个合适的配置(x代表非0的配置值)。如果配置成功，USB设备进入“配置”状态，并可以和客户软件进行数据传输。 

此时，常规的USB完成了其必须进行的配置和连接工作。查看注册表，能够发现相应的项目已经添加完毕，至此设备应当可以开始使用。不过，USB协议还提供了一些用户可选的协议，设备如果不应答，也不会出错，但是会影响到系统的功能。