STM32-USB学习笔记（一） USB基础

USB基础知识扫盲

前言

本文将从USB的 插入检测、 身份识别、 数据传输三个方面对USB通讯整个过程扫盲，其中有些知识点的详细信息会放在文章最下面的附录中供查看，从而保证文章的整体简洁。在进入主题之前，首先了解一下USB的一些基础知识

USB的分类

• 按接口类型分

  • 控制器/主机（controller/host）
  • 设备（peripheral）
  • OTG（on-the-go），通过id线确定作为主机还是作为设备

• 按照USB速度分

  • 低速（low speed）
  • 全速（full speed）
  • 高速（high speed）

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一、USB插入检测

USB接口一般是4根线，VCC GND DM(D-) DP(D+)

• A：USB是如何检测到设备插入的

• Q：主机端将DM DP接入下拉电阻；设备端根据不同速度，将DM DP的某一根接上拉电阻，插入时通过压差即可判定是否插入

  • 低速设备：在DM线上接入上拉
  • 全速设备：在DP线上接入上拉
  • 高速设备：在DP线上接入上拉，在主机对设备进行复位后进一步的确认，详情

二、USB身份识别

对于插入的USB设备，主机需要发送比较短的请求来确认设备的身份、类型、速度等信息，这个过程称之为 枚举

2.1 描述符

设备的“身份”信息存储在描述符中。每个USB设备中都有如下描述符。需要注意的是

• 一个USB设备只能有一个设备描述符
• 其他描述符都可以有多个，对应复合设备，例如USB键鼠

• 设备描述符（device description）

  • 配置描述符（config description）

    • 接口描述符 （interface description）

      • 端点描述符 （endpoint description）
      • 端点描述符

    • 接口描述符

      • 端点描述符

  • 配置描述符

    • 接口描述符

      • 端点描述符

2.2 枚举过程

1. 等待稳定：主机通过电平差检测到设备，等待100ms让设备电平趋于稳定
2. 首次复位：HUB发起复位，让设备进入初始的地址0模式
3. 首次查询设备描述符：GET_DESCRIPTOR 主机查询设备描述符，只要前8字节 ==> 80 06 01 00 00 00 12 00
4. 二次复位：在接收到设备描述符前8个字节后，再次重启设备
5. 设置地址：SET_ADDRESS 主机下发设置地址命令，设备获取新地址 ==> 00 05 01 00 00 00 00 00
6. 二次查询设备描述符：GET_DEVICE_DESCRPTOR获取整个18字节的设备描述符 ==> 80 06 01 00 00 00 12 00
7. 获取配置描述符：GET_CONFIGURATION 获取9字节配置描述符 ==> 80 06 02 00 00 00 09 00
8. 完成配置：SET_CONFIGURATION，

2.3 描述符详解

搞懂了描述符，调好了枚举，就完成了USB通讯的一大半，下面就对描述符进行详细的探索

设备描述符	18	配置描述符	9	接口描述符	9	终点描述符	7
bLength	1	bLength	1	bLength	1	bLength	1
bDescriptorType	1	bDescriptorType	1	bDescriptorType	1	bDescriptorType	1
bcdUSB