USB基础简介
一、USB2.0
1、意义
1.易用（热插拔、即插即用）
2.易扩充（USBHub可同时操作127个设备、兼容USB1.1）
3.高速（相对）
2、分类（按传输速率）
1.USB2.0 LowSpeed(1.5Mbps，适用于交互设备)
2.USB2.0 FullSpeed(12Mbps，适用于电话、音频)
3.USB2.0 HighSpeed(480Mbps，适用于海量存储、视频)
备注：USB2.0
是取代
USB1.1
的，而
USB3.0
是
USB2.0
的补充协议
四、USB系统逻辑结构
b.如果Hub支持2.0规范，则将上电设备的状态置为SE0
c.如果设备是高速设备则会往D-线反向灌17.78mA的电流，在D-上形成一个800mV的电平（设备此时整体阻抗约45欧姆），称为Chirp K信号
d.Hub如果支持高速设备，则通过交替向D+和D-线灌17.78mA电流的方式，形成3对维持60us左右的ChirpJ与Chirp K信号对，表明自己支持高速设备
e.此时设备与Hub交换速率信息过程完毕。如果满足设备与Hub都是高速的条件，设备将在500us之内通过调节自身阻抗使系统整体阻抗降低到22.5欧姆
f.设备恢复到J状态，此时由于整体阻抗的变化，D+信号线上的电平已经变成了400mV，系统进入高速通信状态
六 、USB2.0传输协议
注：此后提到“包”这个概念的时候，将不再包括SYNC和EOP
|
类型 |
子类型 |
PID值 |
描述 |
|
Token |
OUT |
0001 |
Out事务开始 |
|
IN |
1001 |
In事务开始 |
|
|
SOF |
0101 |
帧事务开始 |
|
|
SETUP |
1101 |
建立事务开始 |
|
|
Data |
DATA0 |
0011 |
偶同步位数据包 |
|
DATA1 |
1011 |
奇同步位数据包（两者总是交错的） |
|
|
DATA2* |
0111 |
用于高速设备微帧同步传输的数据包，MDATA为切分后的数据包 |
|
|
MDATA* |
1111 |
||
|
Handshake |
ACK |
0010 |
确认包 |
|
NAK |
1010 |
不确认，不能发送或不能接收 |
|
|
STALL |
1110 |
端点挂起，或一个请求不被支持 |
|
|
NYET* |
0110 |
设备接收无响应（实际已确认） |
|
|
Special |
PRE |
1100 |
仅用于低速，启动低速设备数据传输 |
|
ERR* |
1100 |
以高速总线传送全速或低速事务时切分事务出错的握手 |
|
|
SPLIT* |
1000 |
以高速总线传送全速或低速事务时切分事务 |
|
|
PING* |
0100 |
主机询问设备是否有空间接收数据 |
4、包格式
注：此讲义在此后将忽略PING事务，在高速USB传输中，OUT事务前一搬都会有不间断的PING事务，直到PING事务以ACK握手，OUT事务才产生
14、中断传输
|
偏移 |
字段 |
长度 |
值类型 |
作用 |
|
0 |
bmRequestType |
1 |
位图 |
请求特征（方向、种类、对象） |
|
1 |
bRequest |
1 |
值 |
具体请求 |
|
2 |
wValue |
2 |
值 |
值型参数 |
|
4 |
wIndex |
2 |
索引 |
索引或偏移型参数 |
|
6 |
wLength |
2 |
值 |
数据阶段长度 |
|
功能 |
bmRequestType |
bRequest |
wValue |
wIndex |
wLength |
数据要求 |
|
分配地址 |
00H |
05H |
地址 |
0 |
0 |
无 |
|
获取设备描述符 |
80H |
06H |
01H |
0 |
描述符长度 |
IN，设备描述符 |
|
获取配置描述符 |
80H |
06H |
02H |
0 |
描述符长度 |
IN，配置描述符+接口描述符+端点描述符（可选） |
|
获取字符串描述符 |
80H |
06H |
03H |
指定的字符串索引 |
字符串描述符长度 |
IN，指定的字符串描述符 |
|
配置设备 |
00H |
09H |
配置值 |
0 |
0 |
无 |
|
设置设备特性 |
00H |
03H |
特性值 |
0 |
0 |
无 |
|
设置接口特性 |
01H |
03H |
特性值 |
接口号 |
0 |
无 |
|
设置端点特性 |
02H |
03H |
特性值 |
端点号 |
0 |
无 |
|
偏移 |
字段 |
长度 |
类型 |
描述 |
|
0 |
bLengh |
1 |
常量 |
描述符自身的长度（12H） |
|
1 |
bDescriptorType |
1 |
常量 |
描述符类型（01H） |
|
2 |
bcdUSB |
2 |
BCD码 |
USB版本号（USB2.0取{00H，02H}） |
|
4 |
bDeviceClass |
1 |
值 |
00H：接口指定 01H~FEH：标准定义的设备类型 FFH：厂商自定义设备类型 |
|
5 |
bDeviceSubClass |
1 |
值 |
若设备类型为0，则此字段必须为0 |
|
6 |
bDevicePortocol |
1 |
值 |
00H：接口指定 01H~FEH：标准定义的协议 FFH：厂商自定义协议 |
|
7 |
bMaxPacketSize0 |
1 |
值 |
缺省通道最大包长，即端点0最大包长（8、16、32、64） |
|
8 |
idVendor |
2 |
BCD码 |
VID（合法VID值必须由USB-IF授权） |
|
10 |
idProduct |
2 |
BCD码 |
PID（厂商自订） |
|
12 |
bcdDevice |
2 |
BCD码 |
设备发型号 |
|
14 |
iManufacturer |
1 |
索引 |
描述厂商信息的字符串描述符索引 |
|
15 |
iProduct |
1 |
索引 |
描述产品信息的字符串描述符索引 |
|
16 |
iSerialNumber |
1 |
索引 |
产品序列号字符串描述符索引 |
|
17 |
bNumConfigurations |
1 |
值 |
可能拥有的配置描述符数量 |
|
偏移 |
字段 |
长度 |
类型 |
描述 |
|
0 |
bLengh |
1 |
常量 |
描述符自身的长度（09H） |
|
1 |
bDescriptorType |
1 |
常量 |
描述符类型（02H） |
|
2 |
wTotalLength |
2 |
值 |
配置信息总长度（包括配置、接口、端点、类描述符） |
|
4 |
bNumberInterface |
1 |
值 |
此配置支持的接口个数 |
|
5 |
bConfigurationValue |
1 |
值 |
与设备配置请求中选定该配置的值相同 |
|
6 |
iConfiguration |
1 |
索引 |
描述该配置的字符串描述符索引 |
|
7 |
bmAttributes |
1 |
位图 |
配置特性： 可配置在此配置下的设备是否为自供电；是否可远程唤醒主机 |
|
8 |
MaxPower |
1 |
值 |
该值乘以2的结果为在此配置下设备的耗电量。 |
23、接口描述符
|
偏移 |
字段 |
长度 |
类型 |
描述 |
|
0 |
bLengh |
1 |
常量 |
描述符自身的长度（09H） |
|
1 |
bDescriptorType |
1 |
常量 |
描述符类型（04H） |
|
2 |
iInterfaceNumber |
1 |
索引 |
该接口在该配置中的索引（该配置中的第一个接口该值为0，该配置中的第二个接口该值为1…） |
|
3 |
iAlternateSetting |
1 |
索引 |
当前接口所使用的设置索引（当前接口若使用第一种设置该值为0；第二种设置该值为1…） |
|
4 |
bNumberEndpoints |
1 |
值 |
该接口所使用的非零端点数量 |
|
5 |
bInterfaceClass |
1 |
值 |
该接口的类型 0：保留 1~254:USB定义的接口类型（8：MassStrorage、3：HID） 255：厂商自定义 |
|
6 |
bInterfaceSubClass |
1 |
值 |
子类型 该值在不同的bInterfaceClass中有不同定义（6：SCSI、4：UFI） |
|
7 |
bInterfaceProtocol |
1 |
值 |
协议类型，该值在不同的bInterfaceClass中有不同定义（50H：Bulk Only、0：CBI） |
|
8 |
iInterface |
1 |
索引 |
描述此接口的字符串描述符索引值 |
|
偏移 |
字段 |
长度 |
类型 |
描述 |
|
0 |
bLengh |
1 |
常量 |
描述符自身的长度（07H） |
|
1 |
bDescriptorType |
1 |
常量 |
描述符类型（05H） |
|
2 |
bmEndpointAddr |
1 |
位图 |
Bit3~0：端点号（0～15） Bit6~4：保留（0） Bit7：方向（控制传输类型的端点此处忽略） Out：0 In：1 |
|
3 |
bmAttributes |
1 |
位图 |
Bit0、1表示传输类型: 00=控制传输 01=同步传输 10=批量传输 11=中断传输 其他位全保留 |
|
4 |
wMaxPacketSize |
2 |
值 |
对于中断、控制、批量传输，该字段表述该端点下传输的最大数据包的大小； 对于同步传输该字段为每次传输的数据净负荷预留时间 |
|
6 |
bInterval |
1 |
值 |
中断、同步传输：两次请求包的帧数间隔，同步必须为1，中断可取1～255 控制、批量传输：忽略 |
25、字符串描述符
|
偏移 |
字段 |
长度 |
类型 |
描述 |
|
0 |
bLengh |
1 |
值 |
描述符自身的长度(2x + 2, x为支持的语言数) |
|
1 |
bDescriptorType |
1 |
常量 |
描述符类型（03H） |
|
2 |
wLANGID[0] |
2 |
值 |
语言ID |
|
4 |
wLANGID[1] |
2 |
值 |
语言ID |
|
6 |
… |
… |
… |
… |
|
2x+ 2 |
wLANGID[x] |
2 |
值 |
语言ID |