基于USB的家電自動(dòng)化設(shè)計(jì)

　　如果沒有上拉電阻，USB就假定總線上沒有連接任何東西。有些設(shè)備中，上拉電阻是內(nèi)置的，能通過固件開啟和關(guān)閉。另一些設(shè)備則需要外部上拉電阻。在這種情況下，通過固件進(jìn)行速度控制會(huì)受到限制，并且要求另外對外部中繼服務(wù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)與編碼。
低速設(shè)備在D-端連接上拉電阻，表明其為低速設(shè)備，如圖4所示。最開始，高速設(shè)備被當(dāng)作全速設(shè)備進(jìn)行連接（D+→1.5k至3.3V）。初始連接之后，設(shè)備在復(fù)位時(shí)將發(fā)出高速的啁啾聲，然后與主機(jī)建立高速連接。一旦設(shè)備經(jīng)初始化進(jìn)入高速模式，上拉電阻就被禁用。

USB數(shù)據(jù)流模式

　　在設(shè)備可以與應(yīng)用進(jìn)行通信前，USB主機(jī)需要了解設(shè)備狀態(tài)并給它分配設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)這一初始信息交換的過程就叫作枚舉。在枚舉過程中，根據(jù)USB V2.0規(guī)范的定義，設(shè)備將經(jīng)歷以下設(shè)備狀態(tài)：
◆ 上電狀態(tài)（Powered）
◆ 缺省狀態(tài)（Default）
◆ 地址狀態(tài)（Address）
◆ 配置狀態(tài)（Configured）

　　另外還有兩個(gè)USB設(shè)備狀態(tài)，“連接狀態(tài)”（Attached）和“掛起狀態(tài)”（Suspended）。枚舉過程的具體細(xì)節(jié)超出了本文的范圍；不過，在設(shè)備配置中使用的命令與結(jié)構(gòu)是相關(guān)的。描述符是讓USB主機(jī)能獲取設(shè)備信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在枚舉過程中，主機(jī)請求描述符，從最上層設(shè)備描述符開始，一直到最低層端點(diǎn)描述符，順序如圖5所示。

枚舉過程

　　下面概述一下USB設(shè)備的枚舉過程所包含的步驟，并講解設(shè)備在枚舉過程如何經(jīng)歷從上電到缺省、地址以及配置這幾個(gè)狀態(tài)。
◆ 用戶將一個(gè)USB設(shè)備插入U(xiǎn)SB端口，主機(jī)為端口供電，設(shè)備此時(shí)處于上電狀態(tài)。
◆ 主機(jī)檢測設(shè)備。
◆ 集線器使用中斷通道將事件報(bào)告給主機(jī)。
◆ 主機(jī)發(fā)送Get_Port_Status（讀端口狀態(tài)）請求，以獲取更多的設(shè)備信息。
◆ 集線器檢測設(shè)備是低速運(yùn)行還是高速運(yùn)行，并將此信息送給主機(jī)，這是對Get_Port_Status請求的響應(yīng)。
◆ 主機(jī)發(fā)送Set_Port_Feature（寫端口狀態(tài)）請求給集線器，要求它復(fù)位端口。
◆ 集線器對設(shè)備復(fù)位。
◆ 主機(jī)使用Chirp K信號來了解全速設(shè)備是否支持高速運(yùn)行。
◆ 主機(jī)發(fā)送另一個(gè)Get_Port_Status請求，確定設(shè)備是否已經(jīng)從復(fù)位狀態(tài)退出。
◆ 設(shè)備此時(shí)處于缺省狀態(tài)，且已準(zhǔn)備好在零端點(diǎn)通過缺省通道響應(yīng)主機(jī)控制傳輸。缺省地址為00h，設(shè)備能從總線獲取高達(dá)100mA的電流。
◆ 主機(jī)發(fā)送Get_Descriptor（讀設(shè)備描述符）報(bào)文，以便確定最大數(shù)據(jù)包大小。設(shè)備描述符的八個(gè)字節(jié)是bMaxPacketSize。
◆ 通過發(fā)送Set_Address（寫地址）請求，主機(jī)分配地址，設(shè)備此時(shí)處于地址狀態(tài)。
◆ 主機(jī)發(fā)送Get_Descriptor報(bào)文，以獲取更多的設(shè)備信息。主機(jī)通過發(fā)送描述符響應(yīng)設(shè)備請求，隨后發(fā)送全部的次級描述符。
◆ 主機(jī)分配并加載設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。
◆ 通過發(fā)送Set_Configuration（寫配置）請求，主機(jī)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序選擇一個(gè)有效配置，設(shè)備此時(shí)處于配置狀態(tài)。