基于STM32的USB枚舉過(guò)程學(xué)習(xí)筆記(一)

一，USB數(shù)據(jù)包

1.USB數(shù)據(jù)包分類

USB總線上的數(shù)據(jù)傳輸以包為基本的單位。USB協(xié)議規(guī)定了四種包：令牌包、數(shù)據(jù)包、握手包、特殊包。不同的包通過(guò)包中的8位PID域區(qū)分。

• 令牌包

令牌包用于啟動(dòng)一次USB傳輸，USB的數(shù)據(jù)傳輸必須由主機(jī)發(fā)起。令牌包有四種：

輸出令牌包(OUT)：用來(lái)通知設(shè)備將要輸出一個(gè)數(shù)據(jù)包。 數(shù)據(jù)方向 主機(jī)-->設(shè)備

輸入令牌包(IN)：用來(lái)通知設(shè)備將要返回一個(gè)數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)方向 設(shè)備-->主機(jī)

建立令牌包(SETUP)：通知設(shè)備將要輸出一個(gè)數(shù)據(jù)包，類似OUT包。不過(guò)SETUP包只能往端點(diǎn)0發(fā)包，只用在控制傳輸中。

幀起始包(SOF)：用于幀計(jì)數(shù)，USB全速設(shè)備每毫秒產(chǎn)生一幀，USB高速設(shè)備每125μS產(chǎn)生一幀。

OUT , IN, SETUP包的結(jié)構(gòu)：同步域+8位PID+7位地址+4位端點(diǎn)號(hào)+5位CRC校驗(yàn)+包結(jié)束符EOP

• 數(shù)據(jù)包

數(shù)據(jù)包用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，分成DATA0. DATA1 。數(shù)據(jù)格式如下

同步域+8位PID+N個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)+CRC16校驗(yàn)+包結(jié)束符EOP

• 握手包

握手包用來(lái)表示一個(gè)傳輸是否被對(duì)方確認(rèn)，有ACK，NAK，STALL，NYET。

ACK：表示正確的接收數(shù)據(jù)并且有足夠的空間容納數(shù)據(jù)。主機(jī)和設(shè)備都可以使用ACK來(lái)確認(rèn)，NAK,STALL,NYET只能夠用于設(shè)備返回，主機(jī)不能使用。

NAK：表示沒(méi)有數(shù)據(jù)需要返回，或者數(shù)據(jù)正確接收但是沒(méi)有空間容納。當(dāng)主機(jī)收到NAK后，知道設(shè)備還未準(zhǔn)備好，主機(jī)會(huì)在合適的時(shí)候重新進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

STALL：表示設(shè)備無(wú)法執(zhí)行該請(qǐng)求，或者端點(diǎn)已經(jīng)被掛起。

NYET：USB高速設(shè)備中用。

握手包的格式：同步域+8位PID+包結(jié)束符EOP

2. 數(shù)據(jù)包的處理

在傳輸過(guò)程中，具體的處理細(xì)節(jié)由USB接口的芯片處理完成。

當(dāng)USB接口芯片正確接收到數(shù)據(jù)時(shí)，如果有空間保存，則它將數(shù)據(jù)保存并返回ACK，同時(shí)，設(shè)置一個(gè)標(biāo)志表示已經(jīng)正確接收到數(shù)據(jù)；如果沒(méi)有空間保存數(shù)據(jù)，則自動(dòng)返回NAK。

收到輸入請(qǐng)求時(shí)，如果有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，則發(fā)送數(shù)據(jù)，并等待接收ACK。只有到數(shù)據(jù)成功發(fā)送出去(即接收到ACK標(biāo)志后)，它才設(shè)置標(biāo)志，表示數(shù)據(jù)已成功發(fā)送；如果無(wú)數(shù)據(jù)需要發(fā)送，則它自動(dòng)返回NAK。

通常只需根據(jù)芯片提供的一些標(biāo)志，準(zhǔn)備要發(fā)送的數(shù)據(jù)到端點(diǎn)，或者從端點(diǎn)讀取接收到的數(shù)據(jù)即可。

二 ，USB事務(wù)

雖然USB定義了數(shù)據(jù)在總線上傳輸?shù)幕締挝皇前?，為了傳輸?shù)據(jù)，必須按照一定的關(guān)系把這些不同的包組織成事務(wù)才能傳輸數(shù)據(jù)。事務(wù)通常由兩個(gè)或者三個(gè)包組成：令牌包、數(shù)據(jù)包和握手包。

令牌包用來(lái)啟動(dòng)一個(gè)事務(wù)，總是由主機(jī)發(fā)送；數(shù)據(jù)包用來(lái)傳送數(shù)據(jù)，可以從主機(jī)到設(shè)備，也可以由設(shè)備到主機(jī)，方向由令牌包來(lái)指定；握手包用來(lái)指定數(shù)據(jù)傳輸結(jié)果。

三，USB傳輸類型

USB規(guī)定了4種傳輸類型：批量傳輸、等時(shí)傳輸、中斷傳輸、控制傳輸。其中前三個(gè)傳輸一次數(shù)據(jù)都是一個(gè)事務(wù)；控制傳輸包括三個(gè)過(guò)程，建立過(guò)程和狀態(tài)過(guò)程分別是一個(gè)事務(wù)，數(shù)據(jù)過(guò)程則可能包含多個(gè)事務(wù)。