原创 USB枚举过程分析

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一、USB枚举过程分析

1、USB的插入检测

结合智林STM32板上的USB设备接口，分析一下插入检测控制：

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当12脚短接，Q1截止，Q2导通，D+上拉，windows就会认为USB接口有一个全速设备，马上复位总线，并开始枚举设备。

如果23脚短接，则Q1状态取决于USB-DISCONNECT（PD2）脚的状态。CPU复位后，GPIO引脚处于浮空输入状态。所以此时，Q1导通，Q2截止，主机检测不到设备。

在程序初始化了USB相关部分后，可以通过设置 PD2=0 低电平使Q1截止，Q2导通。则USB检测到设备，开始枚举过程。

所以要控制开发板作为USB设备工作，必须23短接。

2、枚举过程中，第一个来回的详细分析。

检测到设备，主机发总线复位。这个复位与USB上电复位和系统复位是不同的。这个是SIE根据总线状态通知用户的一种复位。设备产生复位中断，如何处理由设备固件程序决定。

主机发起第一个控制传输：

（1）主机SETUP包（发往地址0端点0）、主机数据包（请求设备描述符）、设备握手包ACK。

设备产生端点0数据输出中断，固件程序要根据数据包中的主机要求做好准备，这里是在端点0输入缓冲区准备好设备描述符。

（2）数据过程，主机先发一个IN令牌包、设备发一个数据包（这个数据已经准备好，SIE收到IN令牌后，直接送到总线上，用户此时不干预）、主机发ACK包。

此时SIE产生端点0数据输入中断，表明主机已经取走了设备所准备的数据，用户也可以在该中断处理程序中作自己的处理。

此时，主机只接受一次数据，最少8个字节。如果用户数据没有发完，又在控制端点输入缓冲区，准备了数据，主机也不理会。

（3）状态过程：主机发OUT包（通知设备要输出）、主机发0字节状态数据包（这个是0字节，表明自己收到设备描述符）、设备发握手ACK包。

此时设备不会产生端点0数据输出中断，此时没有数据。

3、枚举过程中，第二个来回：设置地址。

第一个来回成功以后，主机再次复位总线。进入地址设置控制传输阶段。

（1）主机SETUP包（发往地址0端点0）、主机数据包（请求设置地址）、设备握手包ACK。所以SETUP包后面都会跟一个表明主机SETUP目的的数据包，要么GET，要么SET。

设备产生端点0数据输出中断，固件程序要根据数据包中的主机要求做好准备，这里是在根据主机发来的地址写入自己的地址控制寄存器。

（2）数据过程，本次传输没有数据。

（3）状态过程：主机发IN包（通知设备要返回数据）、设备发0字节状态数据包（表明地址设置已经成功）、主机发握手ACK包（地址设置已经生效）。

此时设备不会产生端点0数据输入中断，此时没有数据。

3、枚举过程中，第三个来回：主机使用新地址获取完整的设备描述符。

主机采用新地址发起第一个控制传输：

（1）主机SETUP包（发往新的地址端点0）、主机数据包（请求设备描述符）、设备握手包ACK。

设备产生端点0数据输出中断，固件程序要根据数据包中的主机要求做好准备，这里是在端点0输入缓冲区准备好设备描述符。

（2）数据过程，主机先发一个IN令牌包、设备发一个数据包（这个数据已经准备好，SIE收到IN令牌后，直接送到总线上，用户此时不干预）、主机发ACK包。

此时SIE产生端点0数据输入中断，表明主机已经取走了设备所准备的数据，用户可以该中断处理程序中要做如下处理：如果一次没有将描述符送完，要再次将剩下的内容填充端点0输入缓冲区。

第二次数据传输：主机再发一个IN令牌包、设备发一个数据包、主机发ACK包。

此时SIE再次产生端点0数据输入中断，如果数据已经发完了。这里就不处理了。进入状态过程。

（3）状态过程：主机发OUT包（通知设备要输出）、主机发0字节状态数据包（表明自己收到设备描述符）、设备发握手ACK包。

接下来获取配置描述符、配置集合、字符串描述符、报告描述符的过程差不多，这里就不再叙述了。

二、USB设备固件程序要做些什么？

1、USB初始化

2、使能USB连接（在D+或D-线提供上拉），被主机检测。

3、接下来的工作

我觉得几乎都是在中断中完成的。接下来，我会根据书上的实例和网上的例程“JoyStickMouse”先了解USB的工作过程，ST的“USB库”的使用方法。然后将它移植到智林stm32开发板上。