原创 USB学习笔记1

USB设备作为一个完整的硬件设备，是由硬件和固件两部分组成的。其中固件包括有关系统配置和CPU的一些设置模块、USB协议栈模块等几部分。

USB设备在硬件上要由USB的芯片来实现。这个芯片的作用有：管理和实现USB的物理层差模信号；提供给连接的接口；电源管理；以寄存器的形式提供各种端点；提供各种配置和存储寄存器。因此，固件就是以这些硬件资源为基础来实现USB的功能。一般的USB 芯片都会提供几个标准的端点，每个端点都支持单一的总线传输方式，其中端点0必须支持控制传输。管理和使用这些端点，就需要通过相应的控制寄存器、状态寄存器、中断寄存器和数据寄存器来实现。合理有效地使用这些寄存器，是编好USB 协议栈的关键。

简而言之，USB的协议栈以设备端点的使用和管理作为基础和核心。而在端点的这些寄存器中，对中断寄存器的管理尤为重要，而且编写USB的中断服务程序是整个设备端USB固件编写的主要内容。

中断服务程序的功能主要是处理USB发送和接收的不同通信信息；从端点0获得主机的控制信息，或是向端点0发送设备的描述信息；以及向其他端点发送完整的数据。能够触发USB中断的条件很多，一般可分为一下几类：

        1.接收缓冲区满；

        2.发送缓冲区空；

        3.设备SETUP令牌传输；

        4.输出OUT令牌传输；

        5.输入IN令牌传输；

        6.主机发送唤醒RESUME信号；

        7.主机发送包结束EOP信号。

中断服务程序的任务就是分辨这些触发条件，然后转入相应的处理程序中。整个中断的处理过程可分为3个步骤：

        1.通过访问USB芯片的寄存器了解中断触发的原因，以及其他相关信息。

        2.根据确定的中断触发原因，转入相应的处理程序。

        3.根据协议处理的结果，控制USB芯片完成相应的通信任务。

步骤1和3与芯片本身的硬件结构直接相关，需要根据芯片的相关规定来确定，而步骤2最复杂，但这个过程与芯片的硬件没有直接联系，各种USB设备的步骤2都有共同的地方，可以参考编写。

以下为一个比较精简的USB设备固件流程图。