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USB协议初始化

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现在非常流行USB设备，时时刻刻都在我们身边，比如使用U盘，使用MP3，使用手机，都需要与PC的USB通讯。

通过USB的接口，使用我们的生活非常方便了，想什么时候听歌，就可以插入MP3到PC机那里，然后再从PC上下载MP3。

这个过程在用户看来是非常的简单，不需要安装驱动程序，不需要断掉PC 机的电源。

真正体现“科技以人为本”的思想。

使用这么方便的U盘或者MP3，那么我们又需要去问个为什么了，为什么会这么方便呢？往往方便的背后，就意味着需要工程师做大量的工作，才会让大家使用USB这么方便。

下面就来详细地分析USB的协议。

USB通讯是非常复杂的，刚刚协议定义就厚厚的一本，要完全地去看完，并且理解它，是很费时间的事情。

希望本文可以提供给你一个非常好的指导，让你深入地理解USB 的协议。

USB的协议是主从协议，在所有通讯里，只有一个主控器，其它都是从设备。

最多能接127个从设备，因为协议里只保留了7bit作为设备地址。

所有的USB数据交流都是由主控器发起，其它从设备进行响应。

现在就以WINDOWS上的USB通讯来学习一下USB的通讯协议，后面所有提到的数据，都是WINDOWS上的USB驱动程序发下来的数据。

为了把所有通讯数据都显示出来，我找到了一个USB的ARM开发板，通过这个开发板，就可以把主控器所有数据打印出来，并作相应的分析。

同时，使用这个开发板，也可以用来调试龙芯的主控器驱动程序的调试。

当USB的开发板加电时，就会先初始化USB的连接，但没有插入PC的连接线，这时开发板就会从串口输出下面的字符：USB SuspendUSB Resume从上面看到，从设备的USB一直不断地挂起和唤醒，直到插入PC的连接线。

当插入连接线到PC时，就会收到主控器发来的信息。

下面的数据，就是开发板与USB主控器交流的数据。

1.收到主控器的获取设备描述符配置包。

Setup m=0,n=0,val=3780 06 00 01 00 00 40 00这是主控器发来第一个配置包数据。

由于主控器不知道USB设备设备描述符有多长，所以包的最后里的长度是0x0040，也就是64个字节长度。

REQUEST_STANDARD=0x6USB_DEVICE_DESCRIPTOR_TYPE(0)根据USB的协议，分析上面的数据，就知道它是获取设备描述符。

为了实现即插即用，就需要对插入来的设备进行获取描述信息，才知道这个USB的设备是什么样的设备，是U盘，还是HID的键盘。

因此，USB设备就返回下面的数据给主控器：USB_DataInStage,cnt=18,EP0Data.Count=1812 01 10 01 00 00 00 40 00 80 00 80 00 01 04 2C 4A 01 这条数据，就是USB的设备描述符，描述了这个设备使用什么USB的协议版本，这里是1.1的版本，还有厂家标识、产品标识，以及厂家、产品和序列号等字符串的偏移地址。

USB_EVT_IN,USB_DataInStageUSB_DataInStage,cnt=0,EP0Data.Count=0USB_EVT_OUT通过设备描述符，就可以让主控器知道这个设备是使用什么版本的USB协议，是高速的设备，还是低速的设备，是谁产生的，是什么产品，然后操作系统就可以通过这些信息去找到相应的驱动程序，如果操作系统没有找到相应的驱动程序，就会提示用户插入光盘，或者其它方来安装相应的驱动程序。

2.收到主控器的设置设备地址配置包。

Setup m=0,n=0,val=3700 05 01 00 00 00 00 00这条数据，根据USB的协议，就可以知道它是设置USB设备的地址配置包。

它的作用，就是分配USB设备的地址，由于USB总线上可以有127个设备，那么每个设备都需要分配一个唯一的地址才通讯，这跟网卡的MAC地址的作用是一样的。

其实，就像分配门牌号，让大家看到那个门牌就知道什么房了。

从下面的数据分析来看，是分配地址为1.REQUEST_STANDARD=0x5USB_DeviceAddress=129USB_EVT_IN,USB_SetAddress(1)3.收到主控器的获取设备描述符配置包。

Setup m=0,n=0,val=3780 06 00 01 00 00 12 00再次收到获取设备描述符的配置包，由于第一次不知道设备描述符有多大，因而总是发送一个最大数据的包，就是64个字节大，现在知道描述符的大小为0x0012个大小了，就把它发送下来了。

所以USB设备再次回应设备描述符就可以了。

REQUEST_STANDARD=0x6USB_DEVICE_DESCRIPTOR_TYPE(1)USB_DataInStage,cnt=18,EP0Data.Count=1812 01 10 01 00 00 00 40 00 80 00 80 00 01 04 2C 4A 01 在这里再次回应设备描述符。

USB_EVT_IN,USB_DataInStageUSB_DataInStage,cnt=0,EP0Data.Count=04.收到配置描述符包Setup m=0,n=0,val=4580 06 00 02 00 00 09 00根据USB协议可以知道，这是一个配置描述符的包，也就是让USB设备发送本设备有多少个配置方式给主控器。

由于USB的设备是多种多样，满足不同的用户需要的。

比如鼠标和键盘，就是不同的设备了。

还有MP3播放器，还有各种数码相机等等，都是不一样的设备了。

就可以通过下面的方式来说明这个配置有多少种方式，主要是通讯的方式。

REQUEST_STANDARD=0x6USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR_TYPE(2)(Offset=0x0) USB_DataInStage,cnt=9,EP0Data.Count=909 02 22 00 01 01 00 01 32这里就是USB设备返回配置描述符给主控器的，它主要说明了这个设备有多少个配置，比如定义端点的类型，端点的传送方式，还有这个设备使用USB 总线的电源多少。

USB_EVT_IN,USB_DataInStageUSB_DataInStage,cnt=0,EP0Data.Count=05.收到字符串描述符包Setup m=0,n=0,val=4580 06 00 03 00 00 FF 00这里收到获取字符串描述符。

由于在设备描述符里已经说明字符串描述符在那里，主要是偏移地址，比如04就是厂家的描述符。

REQUEST_STANDARD=0x6USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE(3)(Offset=0x0)USB_DataInStage,cnt=4,EP0Data.Count=404 03 09 04这里返回偏移地址为0的字符串描述，其实那里是保存字符串描述符的语言描述标识，这里英语的标识，0X0409。

USB_EVT_IN,USB_DataInStageUSB_DataInStage,cnt=0,EP0Data.Count=06.收到字符串描述符包Setup m=0,n=0,val=4580 06 4A 03 09 04 FF 00这时收到获取字符串描述符，根据偏移地址，就知道它是想返回0x4A的字符串，也就是字符串描述符里的偏移地址。

REQUEST_STANDARD=0x6USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE(4)(Offset=0x4A)USB_DataInStage,cnt=36,EP0Data.Count=3624 03 43 00 41 00 49 00 32 00 30 00 30 00 37 00 30 00 33 00 32 00 35 00 20 00 31 00 2E 00 30 00 2E 00 30 00 USB设备返回0x4A的字符串给PC。

这里是我放置的字符串：CAI20070325 1.0.0它作为产品的序列号。

由于采用UNICODE编码，所有高位字节全是0。

由于USB协议是使用小端格式来发送数据，所以都低位在前，高位在后。

这样在PC那里就可以看到USB设备的产品序列号了。

又前进了一步。

USB_EVT_IN,USB_DataInStageUSB_DataInStage,cnt=0,EP0Data.Count=07.收到第二个配置描述符包Setup m=0,n=0,val=4580 06 00 02 00 00 FF 00这里收到是第二个配置描述符包，与第一个的区别是返回长度不同。

第一个配置包返回的长度是9个字节，而这里的长度是255。

REQUEST_STANDARD=0x6USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR_TYPE(5)(Offset=0x0) USB_DataInStage,cnt=34,EP0Data.Count=3409 02 22 00 01 01 00 01 32 09 04 00 00 01 03 00 00 6E 09 21 00 01 00 01 22 24 00 07 05 81 03 40 00 20在这里返回全部配置描述给PC，让PC知道USB设备所有的配置。

在这里包括设备配置，接口配置，端点配置，还有设备特别配置信息。

USB_EVT_IN,USB_DataInStageUSB_DataInStage,cnt=0,EP0Data.Count=08.收到字符串描述符包Setup m=0,n=0,val=4580 06 00 03 00 00 FF 00收到PC的字符串描述符，后面设备就返回。

REQUEST_STANDARD=0x6USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE(6)(Offset=0x0)USB_DataInStage,cnt=4,EP0Data.Count=404 03 09 04返回设备描述符的语言定义。

USB_EVT_IN,USB_DataInStageUSB_DataInStage,cnt=0,EP0Data.Count=09.收到字符串描述符包Setup m=0,n=0,val=4580 06 2C 03 09 04 FF 00收到PC需要产品字符串。

REQUEST_STANDARD=0x6USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE(7)(Offset=0x2C)USB_DataInStage,cnt=30,EP0Data.Count=301E 03 42 00 69 00 67 00 53 00 6C 00 6F 00 70 00 65 00 33 00 44 00 20 00 48 00 49 00 44 00这里USB设备返回产品字符串给PC了。

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gd32 u盘枚举过程

gd32 u盘枚举过程

gd32 u盘枚举过程GD32是一种基于ARM Cortex-M微控制器内核的微控制器系列，由中国公司赛普拉斯（GigaDevice）研发。

在使用GD32芯片开发时，经常需要通过USB接口来进行数据传输，U盘枚举过程是其中重要的一部分。

下面将介绍GD32芯片U盘枚举的过程。

1. USB初始化首先需要初始化USB外设，包括设置时钟，GPIO引脚的配置以及相关配置寄存器的设置。

这些设置包括USB外设的时钟使能（RCC_AHBENR_UFSEN）、GPIO模式选择和功能配置，如输入输出模式（GPIO_MODE_AF_PP）、引脚复用映射功能（GPIO_AF_USB）等。

2. USB插入检测接下来需要进行USB插入检测，以确定USB线是否连接到了主机。

通常，检测USB是否插入可以通过判断ID引脚的电平状态来实现。

在插入时，ID引脚为高电平；未插入时，ID引脚为低电平。

3. USB硬件初始化插入USB后，需要对USB外设进行硬件初始化。

这一步骤中的设置包括配置USB控制寄存器（USB_CTL）、USB传输和接收中断的设置（USB_INT.*E）以及USB时钟的配置等。

4. USB软件初始化在进行完硬件初始化后，需要进行USB软件初始化。

主要包括清除中断标志位、设置USB模式（USB_MODE）和USB端点初始化等。

通过软件初始化，确保了USB外设处于正常工作的状态。

5. USB信号枚举在进入正常工作状态后，USB外设开始与主机进行通信，进行设备的识别和枚举。

使用USB协议进行通信，完成相关握手和协商操作。

6. USB端点设置USB通信中，数据的传输是通过端点（Endpoint）完成的，需要对端点进行配置和设置。

端点包括控制端点（Control Endpoint）、同步端点（Synchronization Endpoint）和批量端点（Bulk Endpoint）等，并根据实际需求进行相应设置。

端点的设置包括端点地址、端点类型、端点方向（IN/OUT）、端点缓冲区大小、端点最大包大小（Max Packet Size）等。

USB协议分析

USB协议分析

USB协议分析协议名称：USB协议分析一、引言USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种常见的计算机外部设备连接标准。

本协议旨在对USB协议进行详细分析，包括其基本原理、通信流程和数据传输规范等方面的内容。

二、背景随着计算机技术的不断发展，外部设备的种类和数量不断增加，传统的串口、并口等接口已经无法满足需求。

USB作为一种全球统一的接口标准，被广泛应用于计算机、手机、摄像头、打印机等各种设备中。

三、USB协议基本原理1. 总线拓扑结构：USB采用主从式拓扑结构，主机负责控制总线上的数据传输，从设备则根据主机的指令进行响应。

2. 传输速率：USB支持多种传输速率，包括低速（1.5Mbps）、全速（12Mbps）、高速（480Mbps）和超高速（5Gbps）。

3. 数据传输方式：USB协议定义了四种数据传输方式，分别是控制传输、批量传输、中断传输和等时传输，不同的传输方式适用于不同的设备和应用场景。

4. 插拔支持：USB接口支持热插拔功能，用户可以在不关闭计算机的情况下插拔USB设备。

四、USB通信流程1. 握手阶段：主机和从设备之间进行握手协商，确定通信参数和传输方式。

2. 数据传输阶段：根据传输方式进行数据传输，主机发送命令或数据包，从设备进行响应或返回数据。

3. 结束阶段：通信完成后，主机和从设备进行结束操作，释放资源并关闭连接。

五、USB数据传输规范1. 控制传输规范：控制传输用于主机与从设备之间的命令和控制信息的传输，包括设备的初始化、配置和状态查询等操作。

2. 批量传输规范：批量传输适用于大量数据的传输，如打印机的数据输出。

3. 中断传输规范：中断传输用于周期性的数据传输，如鼠标和键盘的输入。

4. 等时传输规范：等时传输用于对数据传输的实时性要求较高的应用，如音频和视频的传输。

六、USB协议分析工具1. USB协议分析仪：用于对USB通信进行实时监测和分析，可以捕获和解析USB数据包，帮助开发人员定位和解决通信问题。

uefi usb协议栈工作原理

uefi usb协议栈工作原理

uefi usb协议栈工作原理UEFI（统一的可扩展固件接口）是一种用于替代传统BIOS的固件接口标准。

UEFI USB协议栈是UEFI固件中负责处理USB设备的软件模块。

其工作原理涉及以下几个方面：1. 初始化，当计算机开机时，UEFI固件会初始化USB控制器，并加载USB协议栈。

这个过程包括检测和识别连接到USB端口的设备，并为每个设备分配资源。

2. 设备枚举，UEFI USB协议栈会对每个被识别的USB设备进行枚举。

它会与设备进行通信，获取设备的描述信息，包括设备类型、供应商ID、产品ID等。

根据这些信息，协议栈可以确定如何与设备进行交互。

3. 驱动加载，UEFI USB协议栈会加载适当的设备驱动程序，以便操作系统能够与USB设备进行通信。

这些驱动程序可以是UEFI固件中内置的，也可以是操作系统提供的。

4. 数据传输，一旦设备枚举和驱动加载完成，UEFI USB协议栈可以开始处理USB数据传输。

它会提供一组API（应用程序接口），供操作系统或其他应用程序使用。

这些API包括发送和接收数据的函数，以及控制USB设备的函数。

5. 错误处理，UEFI USB协议栈还负责处理USB设备的错误情况。

如果在数据传输过程中发生错误，协议栈会尝试重新发送数据或进行错误恢复。

它还可以向操作系统报告错误，以便进行相应的处理。

总的来说，UEFI USB协议栈的工作原理是通过初始化、设备枚举、驱动加载、数据传输和错误处理等过程，实现与USB设备的交互和通信。

它为操作系统提供了一个统一的接口，使得操作系统能够方便地管理和控制USB设备。

usb枚举协议流程

usb枚举协议流程

usb枚举协议流程USB枚举协议流程是个挺有趣的东西呢。

一、啥是USB枚举。

USB设备插到主机上的时候啊，就像是一个新客人来到了一个大派对。

主机得知道这个新客人是谁，有啥本事，这就是枚举要做的事儿。

枚举就是主机去发现设备，然后了解设备的各种信息，像设备是啥类型的呀，有哪些功能呀之类的。

比如说，你插个鼠标进去，主机就得通过枚举知道这是个鼠标，还得知道这个鼠标有几个按键，分辨率是多少之类的小秘密。

二、连接初始阶段。

当USB设备和主机连接上的一瞬间，设备就像是在说“我来啦”。

这时候呢，设备处于一种默认状态，就像刚睡醒还迷迷糊糊的。

主机也感觉到有新东西来了，就开始给设备供电。

这个供电就像是给新客人安排座位，先让客人有个舒服的地方待着。

然后呢，设备的电气部分就开始工作啦，这就像是客人伸了个懒腰，开始进入状态了。

三、设备复位。

接下来，主机就会给设备来个复位信号。

这就好比是主持人对新客人说“咱们重新认识一下，从最开始来哦”。

设备收到这个复位信号后呢，就会把自己的内部状态都初始化，就像把之前的一些小记忆都清空，准备好好地和主机打交道。

这个时候设备就像是一个全新的、充满期待的小伙伴，等着主机来进一步探索自己呢。

四、获取设备描述符。

主机开始向设备要设备描述符啦。

设备描述符就像是设备的一张小名片，上面写着设备的制造商、产品ID、设备类型等各种基本信息。

设备就会乖乖地把这个小名片递给主机。

主机拿到这个小名片后就开始研究，就像我们拿到别人的名片会看人家是做啥的一样。

如果这个小名片有啥问题，或者主机看不懂，那就会出乱子啦，就像你拿到一张写着外星文字的名片一样不知所措。

五、设置地址。

主机看了设备的小名片觉得还不错，然后就会给设备分配一个地址。

这个地址就像是设备在这个大派对里的专属座位号。

有了这个座位号，以后主机找这个设备就方便多了。

设备呢，收到这个地址后就会记住，就像客人记住自己的座位号一样，以后就坐在这个位置上和主机互动啦。