图解USB协议之二数据包分析

只看该作者 · 2010-1-12 10:07

本帖最后由 avatar_21ic 于 2010-1-12 11:06 编辑

   《图解USB协议之一枚举过程》https://bbs.21ic.com/icview-152202-1-1.html


  感谢朋友们对我发的上一个帖子《图解USB协议之一枚举过程》的支持，虽然手头的项目比较忙，周末还是抽时间写了这个专题的第二篇，不能让大家失望啊，哈！
本篇分析数据包，仍然使用“HD-USB12”USB协议分析仪采集分析数据。分两部分内容：首先和童鞋们一起简单复习一下USB协议中的相关知识，然后用“HD-USB12”USB协议分析仪采集几个实例进行分析。

一、协议知识
1）PID格式，详见图1

                                                （图1）
注：
a、上图是从低位到高位
b、高四位是低四位取反
c、 PID自校验

2）PID分类，详见图2

                                                （图2）

3）Token包格式（不包括SOF），详见图3

                              （图3）
注：
a、 ADDR表示设备地址
b、 ENDP表示端点号
c、 CRC5表示设备地址及端点号的校验和

4）SOF包格式，详见图4

                                       （图4）
注：
a、 FrameNumber表示帧号，1毫秒发送一帧
b、 CRC5表示FrameNumber的校验和

5）Data包格式，详见图5

                                 （图5）

   注：
a、 DATA表示要传输的数据，全速USB的最大长度为1023Bytes，高速USB 的最大长度为    1024Bytes
b、 CRC16表示DATA的校验和

6）Handshake包格式，详见图6

               （图6）

二、USB传输包组（事务）实例分析
1）IN包组分类（懒得自己总结，直接从HD-USB12的数据包过滤功能截取），详见图7

               （图7）

2）IN包组分析（通过HD-USB12监控软件仅过滤出IN包组数据），详见图8

                                          （图8）
a、Index[691]：表示主机向设备发送IN指令取数据，设备回应没数据；
b、Index[692 - 693]：表示主机向设备地址0（DEV ＝ 00）端点0（EP = 80,  最高位表示传输方向）发送IN指令取数据，设备回应端点停止（STALL）；
c、Index[701 - 703]：表示主机向设备地址0（DEV ＝ 00）端点0（EP = 80,
最高位表示传输方向）发送IN指令取数据，设备收到指令后向主机发送数据
Index[702]，主机正确收到数据后回应ACK
d、Index[701]的内容，详见图9

                                       （图9）
e、Index[702]的内容，详见图10

                                          （图10）
f、Index[702]的数据发送时序，详见图11（只截取了部分，时序做的很漂亮，看着也很清晰）

                                             （图11）
注意时序图的Offset[0003]其传输的数据为FF，根据USB采用的传输编码（NRZI）前6位为1后插入1位0，因些第7位的传输要传输2位（01），其时间也占用两位的时间。（啊啊！有时序功能就是清楚，时序还有其它用途以后分解）

3）OUT包组分类，详见图12（直接从HD-USB12的数据包过滤功能截取）

               （图12）

4）OUT包组分析（通过HD-USB12监控软件仅过滤出OUT包组数据），详见图13

                                             （图13）
a、Index[16 - 18]：表示主机向设备地址0（DEV ＝ 00）端点0（EP = 00,  最高位表示传输方向）发送Out指令后，发送数据Index[17]（主机发出空回应所以Index[17]没有数据），设备收到数据后回应ACK；
b、Index[16]的内容，详见图14

                                          （图14）
c、Index[17]的内容，详见图15

                                             （图15）

5）SETUP包组分类，详见图16（直接从HD-USB12的数据包过滤功能截取）

                     （图16）

6）SETUP包组分析（通过HD-USB12监控软件仅过滤出SETUP包组数据），详见图17

                                                （图17）
a、Index[23 - 25]：表示主机向设备地址0（DEV ＝ 00）端点0（EP = 00, 最高位表示传输方向）发送SETUP指令后，发送数据Index[24]，设备收到数据后回应ACK；
b、Index[23]的内容，详见图18

                                                （图18）
c、Index[24]的内容，详见图19

                                                      （图19）

以上数据包分析是根据现有特定设备捕获得到，并不完整涉及到所有事务包组，如IN＋DATA＋NAK、OUT＋DATA＋NAK、SETUP＋DATA＋NAK等等。

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