USB傳輸過程分析

首先，要明白兩個觀點。第一，USB總線上所有的事務(wù)（數(shù)據(jù)流傳輸）都是由USB Host主動發(fā)起，而USB設(shè)備永遠永遠都是只是被動地接收然后處理USB Host發(fā)來的各種各樣的命令（要求）。第二，中斷是USB Host和USB設(shè)備之間的信令員，USB Host所有的要求都是通過這個信令員即中斷來通知USB設(shè)備。

我們可以將整個USB數(shù)據(jù)通信過程看成是由一個一個的數(shù)據(jù)包構(gòu)成，而這些數(shù)據(jù)包又分很多類，比如：令牌包，數(shù)據(jù)包，握手包，幀起始包。令牌包又分In包，Out包，Setup包。有一點我覺得對于剛開始接觸USB的人來說，一定要弄清楚這么多包，哪些是由硬件自動來處理，哪些是要由驅(qū)動程序去處理的，如果這點沒有弄清楚，寫或者看驅(qū)動代碼時往往會摸不著頭腦。下面通過分析USB Host讀取USB設(shè)備描述符整個過程來說明這個問題：

題：

1．上圖中粉紅色的Packet#表示是主機發(fā)出，設(shè)備接收包；淡青色的Packet#表示是設(shè)備發(fā)出，主機接收包。如果區(qū)分不了這兩種顏色，可以根據(jù)箭頭的方向來區(qū)分，“－》”這個表示是主機發(fā)出，設(shè)備接收的包；”《－” 表示是設(shè)備發(fā)出，主機接收的包。

2．圖中灰色的部分表示，這些包在寫驅(qū)動的時候是不太需要關(guān)心的地方，但是要了解有這么一個過程，這些灰色的部分都是由硬件自動處理。

3．那設(shè)備驅(qū)動要做的是什么呢？就是根據(jù)設(shè)備產(chǎn)生的中斷來讀取、解析、回應(yīng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)包，注意上圖中土黃色和淡藍色兩個數(shù)據(jù)包。

4. 下面詳細分析整個過程，以及設(shè)備驅(qū)動該干些什么？

1） 在控制傳輸階段，任何一個傳輸都是由Setup包發(fā)起（Packet#96）

2） 當USB設(shè)備接收到這個包，并識別出這是一個Setup包時，USB設(shè)備會產(chǎn)生一個Setup中斷，有的稱之為控制端點/端點0中斷，以便通知MCU主機有任務(wù)下來啦，準備開始做事啦，這個動作都是由硬件自動完成

3） 緊接著Setup包的是，USB主機下達給USB設(shè)備具體是什么任務(wù)了，我們可以認為這個過程幾乎是和Setup中斷同時完成。 （Packet#97）

4） 既然發(fā)生了Setup中斷，USB設(shè)備驅(qū)動就可以認為主機有命令下達，USB設(shè)備收到主機下達命令后，由USB設(shè)備驅(qū)動發(fā)送一個Setup應(yīng)答包，表示說“長官，命令已經(jīng)收到” ？（Packet#98）

5） 設(shè)備已經(jīng)接收到了主機的命令，那么USB設(shè)備驅(qū)動現(xiàn)在就要解析這個命令，來得知USB主機到底下達的是什么命令，在這里通過解析黃色數(shù)據(jù) ” 80 06 00 01 00 00 40 00”可以得知該命令的意思是主機要求設(shè)備發(fā)送設(shè)備描述符，具體解析過程就是協(xié)議規(guī)范的內(nèi)容了…

6） 既然USB設(shè)備已經(jīng)成功得知了USB主機的命令是要發(fā)送設(shè)備描述符，那USB設(shè)備就趕緊去查找這些設(shè)備描述符在哪里？

7） 那驅(qū)動已經(jīng)找到了設(shè)備描述符了，驅(qū)動是不是該把這個設(shè)備描述符發(fā)給USB主機呢？答案是No，No，No，原因就是開篇就提到的，所有的傳輸都是有主機主動發(fā)起，設(shè)備被動響應(yīng)?，F(xiàn)在雖然USB主機通知設(shè)備主機要設(shè)備描述符信息，但是主機目前并沒有要求主機將這些信息發(fā)回去，所以，設(shè)備就算已經(jīng)找到了描述符，也不能主動給主機發(fā)這些信息。打一個不太恰當?shù)谋扔?，就好比一場足球比賽，教練讓你”活動活動，準備上場”，現(xiàn)在你準備活動已經(jīng)做完了，那你可不能立馬就沖到場上去踢球，即使你活動完了，你還得等待教練的下一步指示，因為教練還得安排決定讓誰下場，什么時候下場比較合適…。 等到教練說”上場吧”，那你就可以上場了… 好像比較扯了…。哈哈 ？

8） USB主機下一個IN包通知USB設(shè)備回應(yīng)剛才的命令，相當于教練喊”上場”，當USB設(shè)備收到這個IN包時，產(chǎn)生一個IN中斷來通知MCU，那這時表示設(shè)備收到了”上場”的命令了。（Packet#103）

9） 這時，USB設(shè)備驅(qū)動把找到的設(shè)備描述符發(fā)送給USB主機。（Packet#104）

10） 主機收到設(shè)備回應(yīng)的設(shè)備描述符后，給設(shè)備發(fā)一個握手包，表示已經(jīng)收到設(shè)備的回應(yīng)包了。（Packet#105） 11） 接下來，USB主機會發(fā)送一個0字節(jié)的數(shù)據(jù)包來作為狀態(tài)響應(yīng)，并且設(shè)備發(fā)一個握手包來結(jié)束整個過程，這是由硬件自動完成。 （Packet#108/109/110）

由此可見，在控制傳輸過程中，USB設(shè)備驅(qū)動比較關(guān)心的應(yīng)該是4，5，6，8，9這些步驟，其他的差不多都由硬件自動完成了。