[问答]

详细分析一下USB协议

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 本文跟大家一起详细分析一下USB协议。 0
2021-5-24 06:16:36　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × cmh22 该类别下有 10 个回答。邀请回答 Dockert 该类别下有 10 个回答。邀请回答报纸弟弟麦花该类别下有 9 个回答。邀请回答 nvhwyrwerw 该类别下有 9 个回答。邀请回答 tutu10 该类别下有 9 个回答。邀请回答 milly888 该类别下有 9 个回答。邀请回答 testd012 该类别下有 9 个回答。邀请回答 wupei1024 该类别下有 9 个回答。邀请回答 vtwterwer 该类别下有 8 个回答。邀请回答 kingnet_52040 该类别下有 8 个回答。邀请回答 wyerwwr 该类别下有 8 个回答。邀请回答 hanyan533 该类别下有 8 个回答。邀请回答 scmywkf 该类别下有 8 个回答。邀请回答 st94wo 该类别下有 8 个回答。邀请回答 04860860686 该类别下有 8 个回答。邀请回答宋小辉1 该类别下有 7 个回答。邀请回答 73723fsdfw 该类别下有 7 个回答。邀请回答 asd008 该类别下有 7 个回答。邀请回答 gramsoup 该类别下有 7 个回答。邀请回答 linlin3105 该类别下有 7 个回答。邀请回答举报李天竹相关推荐 • uboot代码详细分析 5173 • 求助！详细分析电路图个元器件作用 3139 • 请问一下怎样对stm32的启动代码进行详细分析呢 1331 • 给大家详细分析一下艾德克斯车载充电机的测试方案 1461 • 三极管特性曲线详细分析 11635 • 各位高手帮我分析一下这个电路 3342 • 求助大佬帮忙分析该汽车油位控制电路图的详细电路原理 2265 • 峰值检测电路 2368 • 求大神分析 3428 • 逆变器构造分析 4463 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 USB通讯是非常复杂的，刚刚协议定义就厚厚的一本，要完全地去看完，并且理解它，是很费时间的事情。希望本文可以提供给你一个非常好的指导，让你深入地理解USB的协议。USB的协议是主从协议，在所有通讯里，只有一个主控器，其它都是从设备。最多能接127个从设备，因为协议里只保留了7bit作为设备地址。所有的USB数据交流都是由主控器发起，其它从设备进行响应。现在就以WINDOWS上的USB通讯来学习一下USB的通讯协议，后面所有提到的数据，都是WINDOWS上的USB驱动程序发下来的数据。　　为了把所有通讯数据都显示出来，我找到了一个USB的ARM开发板，通过这个开发板，就可以把主控器所有数据打印出来，并作相应的分析。同时，使用这个开发板，也可以用来调试龙芯的主控器驱动程序的调试。　　当USB的开发板加电时，就会先初始化USB的连接，但没有插入PC的连接线，这时开发板就会从串口输出下面的字符：　　USB Suspend 　　USB Resume 　　从上面看到，从设备的USB一直不断地挂起和唤醒，直到插入PC的连接线。当插入连接线到PC时，就会收到主控器发来的信息。下面的数据，就是开发板与USB主控器交流的数据。　　1. 收到主控器的获取设备描述符配置包。　　Setup m=0，n=0，val=37 　　80 06 00 01 00 00 40 00 　　这是主控器发来第一个配置包数据。由于主控器不知道USB设备设备描述符有多长，所以包的最后里的长度是0x0040，也就是64个字节长度。　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_DEVICE_DESCRIPTOR_TYPE（0）　　根据USB的协议，分析上面的数据，就知道它是获取设备描述符。为了实现即插即用，就需要对插入来的设备进行获取描述信息，才知道这个USB的设备是什么样的设备，是U盘，还是HID的键盘。因此，USB设备就返回下面的数据给主控器：　　USB_DataInStage，cnt=18，EP0Data.Count=18 　　12 01 10 01 00 00 00 40 00 80 00 80 00 01 04 2C 4A 01 　　这条数据，就是USB的设备描述符，描述了这个设备使用什么USB的协议版本，这里是1.1的版本，还有厂家标识、产品标识，以及厂家、产品和序列号等字符串的偏移地址。　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　USB_EVT_OUT 　　通过设备描述符，就可以让主控器知道这个设备是使用什么版本的USB协议，是高速的设备，还是低速的设备，是谁产生的，是什么产品，然后操作系统就可以通过这些信息去找到相应的驱动程序，如果操作系统没有找到相应的驱动程序，就会提示用户插入光盘，或者其它方来安装相应的驱动程序。　　2. 收到主控器的设置设备地址配置包。　　Setup m=0，n=0，val=37 　　00 05 01 00 00 00 00 00 　　这条数据，根据USB的协议，就可以知道它是设置USB设备的地址配置包。它的作用，就是分配USB设备的地址，由于USB总线上可以有127个设备，那么每个设备都需要分配一个唯一的地址才通讯，这跟网卡的MAC地址的作用是一样的。其实，就像分配门牌号，让大家看到那个门牌就知道什么房了。　　从下面的数据分析来看，是分配地址为1. 　　REQUEST_STANDARD=0x5 　　USB_DeviceAddress=129 　　USB_EVT_IN，USB_SetAddress（1）　　3. 收到主控器的获取设备描述符配置包。　　Setup m=0，n=0，val=37 　　80 06 00 01 00 00 12 00 　　再次收到获取设备描述符的配置包，由于第一次不知道设备描述符有多大，因而总是发送一个最大数据的包，就是64个字节大，现在知道描述符的大小为0x0012个大小了，就把它发送下来了。所以USB设备再次回应设备描述符就可以了。　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_DEVICE_DESCRIPTOR_TYPE（1）　　USB_DataInStage，cnt=18，EP0Data.Count=18 　　12 01 10 01 00 00 00 40 00 80 00 80 00 01 04 2C 4A 01 　　在这里再次回应设备描述符。　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　4. 收到配置描述符包　　Setup m=0，n=0，val=45 　　80 06 00 02 00 00 09 00 　　根据USB协议可以知道，这是一个配置描述符的包，也就是让USB设备发送本设备有多少个配置方式给主控器。由于USB的设备是多种多样，满足不同的用户需要的。比如鼠标和键盘，就是不同的设备了。还有MP3播放器，还有各种数码相机等等，都是不一样的设备了。就可以通过下面的方式来说明这个配置有多少种方式，主要是通讯的方式。　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR_TYPE（2）（Offset=0x0）　　USB_DataInStage，cnt=9，EP0Data.Count=9 　　09 02 22 00 01 01 00 01 32 　　这里就是USB设备返回配置描述符给主控器的，它主要说明了这个设备有多少个配置，比如定义端点的类型，端点的传送方式，还有这个设备使用USB总线的电源多少。　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　5. 收到字符串描述符包　　Setup m=0，n=0，val=45 　　80 06 00 03 00 00 FF 00 　　这里收到获取字符串描述符。由于在设备描述符里已经说明字符串描述符在那里，主要是偏移地址，比如04就是厂家的描述符。　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE（3）（Offset=0x0）　　USB_DataInStage，cnt=4，EP0Data.Count=4 　　04 03 09 04 　　这里返回偏移地址为0的字符串描述，其实那里是保存字符串描述符的语言描述标识，这里英语的标识，0X0409。　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　6. 收到字符串描述符包　　Setup m=0，n=0，val=45 　　80 06 4A 03 09 04 FF 00 　　这时收到获取字符串描述符，根据偏移地址，就知道它是想返回0x4A的字符串，也就是字符串描述符里的偏移地址。　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE（4）（Offset=0x4A）　　USB_DataInStage，cnt=36，EP0Data.Count=36 　　24 03 43 00 41 00 49 00 32 00 30 00 30 00 37 00 30 00 33 00 32 00 35 00 20 00 31 00 2E 00 30 00 2E 00 30 00 　　USB设备返回0x4A的字符串给PC。这里是我放置的字符串：　　CAI20070325 1.0.0 　　它作为产品的序列号。由于采用UNICODE编码，所有高位字节全是0。由于USB协议是使用小端格式来发送数据，所以都低位在前，高位在后。这样在PC那里就可以看到USB设备的产品序列号了。又前进了一步。深圳专业嵌入式实训，联系郭老师QQ754634522 　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　7. 收到第二个配置描述符包　　Setup m=0，n=0，val=45 　　80 06 00 02 00 00 FF 00 　　这里收到是第二个配置描述符包，与第一个的区别是返回长度不同。　　第一个配置包返回的长度是9个字节，而这里的长度是255。　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR_TYPE（5）（Offset=0x0）　　USB_DataInStage，cnt=34，EP0Data.Count=34 　　09 02 22 00 01 01 00 01 32 09 04 00 00 01 03 00 00 6E 09 21 00 01 00 01 22 24 00 07 05 81 03 40 00 20 　　在这里返回全部配置描述给PC，让PC知道USB设备所有的配置。在这里包括设备配置，接口配置，端点配置，还有设备特别配置信息。　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　8. 收到字符串描述符包　　Setup m=0，n=0，val=45 　　80 06 00 03 00 00 FF 00 　　收到PC的字符串描述符，后面设备就返回。　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE（6）（Offset=0x0）　　USB_DataInStage，cnt=4，EP0Data.Count=4 　　04 03 09 04 　　返回设备描述符的语言定义。　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　9. 收到字符串描述符包　　Setup m=0，n=0，val=45 　　80 06 2C 03 09 04 FF 00 　　收到PC需要产品字符串。　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE（7）（Offset=0x2C）　　USB_DataInStage，cnt=30，EP0Data.Count=30 　　1E 03 42 00 69 00 67 00 53 00 6C 00 6F 00 70 00 65 00 33 00 44 00 20 00 48 00 49 00 44 00 　　这里USB设备返回产品字符串给PC了。　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　10. 收到字符串描述符包　　Setup m=0，n=0，val=45 　　80 06 00 03 00 00 FF 00 　　这里收到字符串描述符。　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE（8）（Offset=0x0）　　USB_DataInStage，cnt=4，EP0Data.Count=4 　　04 03 09 04 　　返回语言标识。　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　11. 收到字符串描述符包　　Setup m=0，n=0，val=45 　　80 06 2C 03 09 04 FF 00 　　收到PC需要产品字符串。　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE（9）（Offset=0x2C）　　USB_DataInStage，cnt=30，EP0Data.Count=30 　　1E 03 42 00 69 00 67 00 53 00 6C 00 6F 00 70 00 65 00 33 00 44 00 20 00 48 00 49 00 44 00 　　这里USB设备返回产品字符串给PC了。　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　12. 收到字符串描述符包　　USB_EVT_OUT 　　Setup m=0，n=0，val=37 　　80 06 00 03 00 00 FF 00 　　这里收到字符串描述符。　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE（10）（Offset=0x0）　　USB_DataInStage，cnt=4，EP0Data.Count=4 　　04 03 09 04 　　返回语言标识。　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　1. 收到字符串描述符包　　Setup m=0，n=0，val=45 　　80 06 2C 03 09 04 FF 00 　　收到PC需要产品字符串。　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE（11）（Offset=0x2C）　　USB_DataInStage，cnt=30，EP0Data.Count=30 　　1E 03 42 00 69 00 67 00 53 00 6C 00 6F 00 70 00 65 00 33 00 44 00 20 00 48 00 49 00 44 00 　　这里USB设备返回产品字符串给PC了　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　2. 收到字符串描述符包　　Setup m=0，n=0，val=45 　　80 06 00 03 00 00 FF 00 　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE（12）（Offset=0x0）　　USB_DataInStage，cnt=4，EP0Data.Count=4 　　04 03 09 04 　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　Setup m=0，n=0，val=45 　　80 06 2C 03 09 04 FF 00 　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE（13）（Offset=0x2C）　　USB_DataInStage，cnt=30，EP0Data.Count=30 　　1E 03 42 00 69 00 67 00 53 00 6C 00 6F 00 70 00 65 00 33 00 44 00 20 00 48 00 49 00 44 00 　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　3. 收到字符串描述符包　　USB_EVT_OUT 　　Setup m=0，n=0，val=45 　　80 06 00 01 00 00 12 00 　　这里收到需要返回厂商字符串的请求。　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_DEVICE_DESCRIPTOR_TYPE（14）　　USB_DataInStage，cnt=18，EP0Data.Count=18 　　12 01 10 01 00 00 00 40 00 80 00 80 00 01 04 2C 4A 01 　　在这里返回设备的厂商字符串给PC。　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　4. 收到第三个配置描述符包　　Setup m=0，n=0，val=45 　　80 06 00 02 00 00 09 00 　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR_TYPE（15）（Offset=0x0）　　USB_DataInStage，cnt=9，EP0Data.Count=9 　　09 02 22 00 01 01 00 01 32 　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　5. 收到第四个配置描述符包　　Setup m=0，n=0，val=45 　　80 06 00 02 00 00 22 00 　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR_TYPE（16）（Offset=0x0）　　USB_DataInStage，cnt=34，EP0Data.Count=34 　　09 02 22 00 01 01 00 01 32 09 04 00 00 01 03 00 00 6E 09 21 00 01 00 01 22 24 00 07 05 81 03 40 00 20 　　根据长度返回不同的数据。　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　6. 收到设置描述符包　　Setup m=0，n=0，val=45 　　00 09 01 00 00 00 00 00 　　REQUEST_STANDARD=0x9 　　USB_SetConfiguration WB.L =1 　　USB_Configure（TRUE）　　USB_SetConfiguration true 　　由上面可以知道经过这么多次来回后，主控器已经配置完成，对这个设备可以使用了。这时，如果在WINDOWS里就会看到可以设备安装完成，可以使用了。　　7. 收到设置空闲描述符包　　Setup m=0，n=0，val=37 　　21 0A 00 00 00 00 00 00 　　收到这个描述符，就表明设备在空闲状态。　　8. 收到HID的报告描述符包　　Setup m=0，n=0，val=37 　　81 06 00 22 00 00 64 00 　　由于在配置描述符里，我把这个设备描述成HID的设备，所以会收到HID的报告描述符。　　REQUEST_STANDARD=0x6 　　REQUEST_TO_INTERFACE （0x22）　　HID_REPORT_DESCRIPTOR_TYPE 　　USB_DataInStage，cnt=36，EP0Data.Count=36 　　06 00 FF 09 01 A1 01 19 01 29 08 15 00 25 FF 95 3F 75 08 81 02 19 01 29 08 15 00 25 FF 95 3F 75 08 91 02 C0 　　这里就返回报告描述的类型，说明每次发送数据报告的大小，还有数据的格式。这里是返回63个字节输出，63个输入的描述符。　　USB_EVT_IN，USB_DataInStage 　　USB_DataInStage，cnt=0，EP0Data.Count=0 　　USB_EVT_OUT 　　到这里就把USB设备初始化完成了。从上面可以知道，要想配置一个USB设备，需要经过20个来回才能完成配置，这个过程是非常多的。如果在调试过程中，只要任何一个地方出错，都不会配置成功的。如果再加上硬件的出错，就需要花费更长的时间了。可见，USB的设备虽然非常方便使用，但是花费了工程师大量的精力和相当多的时间。因而USB是一个非常值钱的设备。目前USB设备已经非常流行，今后PC机与外设的通讯，大部份都是使用USB设备来完成的。完全会取代串口、并口的通讯。

2021-5-24 17:49:15 评论举报王桂花