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USB设备的插入检测机制 首先,在USB集线器的每个下游端口的D+和D-上,分别接了一个15K欧姆的下拉电阻到地。这样,在集线器的端口悬空时,就被这两个下拉电阻拉到了低电平。而在USB设备端,在D+或者D-上接了1.5K欧姆上拉电阻.对于全速和高速设备,上拉电阻是接在D+上;而低速设备则是上拉电阻接在D-上。这样,当设备插入到集线器时,由1.5K的上拉电阻和15K的下拉电阻分压,结果就将差分数据线中的一条拉高了。集线器检测到这个状态后,它就报告给USB主控制器(或者通过它上一层的集线器报告给USB主控制器),这样就检测到设备的插入了。USB高速设备先是被识别为全速设备,然后通过HOST和DEVICE两者之间的确认,再切换到高速模式的。在高速模式下,是电流传输模式,这时将D+上的上拉电阻断开。 一个简单的实验:只用一个上拉电阻接在USB的+5V和D+或者D-上,WINDOWS也会提示发现新硬件,但是无法找到驱动程序。这时去设备管理器里面看,有显示未知USB设备,并且其VID和PID为0。根据这个,我们可以简单的判断设备是否枚举成功。如下图所示,分别是枚举不成功和枚举成功的图。 USB设备的枚举过程: USB主机在检测到USB设备插入后,就要对设备进行枚举了。为什么要枚举呢?枚举就是从设备读取一些信息,知道设备是什么样的设备,如何进行通信,这样主机就可以根据这些信息来加载合适的驱动程序。调试USB设备,很重要的一点就是USB的枚举过程,只要枚举成功了,那么就已经成功大半了。 在说枚举之前,先大概说一下USB的一种传输模式——控制传输。这种传输在USB中是非常重要的,它要保证数据的正确性,在设备的枚举过程中都是使用控制传输。控制传输分为三个过程:①建立过程。②可选的数据过程。③状态过程。建立(Setup)过程都是由USB主机发起,它开始于一个Setup令牌包,后面紧跟一个DATA0包。如果是控制输入传输,那么数据过程就是输入数据;如果是控制输出传输,那么数据过程是输出数据。如果在设置过程中,指定了数据长度为0,则没有数据过程。数据过程之后是状态过程。状态过程刚好与数据过程的数据传输方向相反:如果是控制输入传输,则状态过程是一个输出数据包;如果是控制输出传输,则状态过程是一个输入数据包。状态阶段用来确认所有的数据都已经正确传输。 枚举的详细过程。 首先,USB主机检测到USB设备插入后,就会先对设备复位。设备复位后,USB主机就会对地址为0的设备发送获取设备描述符的标准请求。所有的USB设备在总线复位后其地址都为0,这样主机就可以跟那些刚刚插入的设备通过地址0通信。主机在建立阶段发出获取设备描述符的输入请求,设备收到该请求后,在数据过程将设备描述符返回给主机。主机在成功获取到一个数据包的设备描述符后并且确认没有什么错误后(注意:有些USB设备的端点0大小不足18字节(但至少具有8字节),而标准的设备描述有18字节,在这种情况下,USB设备只能暂时按最大包将部分设备描述符返回,而主机在成功获取到前面一部分描述符后,就不会再请求剩下的设备描述符部分,而是进入设置地址阶段),就会返回一个0长度的状态数据包给设备。 然后主机再对设备复位一下,接下来就会进入到设置地址阶段。这时USB主机发出一个设置地址的请求(建立过程,设置地址无数据过程),地址包含在建立包中,具体的地址USB主机会负责管理,它会分配一个唯一的地址给新的设备。USB设备在收到地址后,返回0长度的状态包,主机收到0长度的状态包之后,会返回一个ACK给设备。设备在收到这个ACK之后,就可以启用新的地址了。这样设备就分配到了一个唯一的设备地址,以后主机就通过它来进行访问该设备。然后主机再次获取设备描述符,这次跟第一次可能有点不一样,这次需要获取完全部的18个字节的设备描述符。当然,如果你的端点0缓冲大于18字节的话,那就跟第一次的情形一样了。
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