众所周知,USB别看就只有四条线,但只是对于眼睛看到的来讲,确实它的构造就很简单。
但是USB协议本身就是很复杂的一样东西,但其实把关系搞明白了也不复杂,毕竟工作不可能全部都用的得到,所以,只要关心我们需要知道的那部分就行了。
学习可参考的书籍<<圈圈带你玩USB>>,<>。
这两本书,第一本比较基础,看看就行了,但很多概念写得不是很全面,也有错误理解的地方。第二本,写得很好,很多概念详细解释,比如说学习重点的部分:传输、事务、包、域、描述符都讲得很详细。
USB的6种状态:接入态、电源态(供电态)、缺省态、地址态、配置态、挂起态。
USB的6种状态其实是一种暂态,那它们分别是怎样的,来解释下:
(1)接入态:
主机通过上拉电阻接在D+或者D-上来判定该设备是否是全速或者低速设备。因为主机端在没有任何外设接进来的时候,D+和D-分别接了两个15K欧的下拉电阻,当有设备接上来的时候,也就是有上拉电阻过来了,这时候,主机端通过识别上拉电阻在D+和D-来取决它是否为低速设备,在这个过程中,会进行分压,使传输线有驱动能力。
(2)电源态(供电态)
就是给设备供电,分为设备接入时的默认供电值,配置阶段后的供电值(按数据中要求的最大值,可通过编程设置),在配置描述符中可以配置最大电流。
(3)缺省态
USB在被配置之前,通过地址0与主机进行通信。例如:
(4)地址态
经过了配置,USB设备复位后,就可以按主机分配给它的唯一地址来与主机通信,这种状态就是地址态;例如:
(5)配置态
通过各种标准的USB请求命令来获取设备的各种信息,并对设备的某此信息进行改变或设置。例如:
(6)挂起态
总线供电设备在3ms内没有总线动作,即USB总线处于空闲状态的话,该设备就要自动进入挂起状态,在进入挂起状态后,总的电流功耗不超过280UA。
USB协议涉及到的概念主要有:传输、事务、包、域,它们的关系又是怎么样的?
USB的传输主有四种:控制传输(目前工作用到),同步传输,中断传输(目前工作用到),批量传输。传输是USB中最大的单位,每种传输都有不同的事务来组成.
USB的事务主要有三种:输入事务(IN)、输出事务(OUT)、设置事务(SETUP),每种事务又是由各种各样的包来组成。
USB的包(宏观上来说)有四种:令牌包、数据包、握手包、特殊包。包是USB传输数据的基本单位。每种类型的包都会有不同的域来构成。
USB的域是USB传输中最小的单位,域主要分为7类,分别是:同步域(SYNC)、标识域(PID)、地址域(ADDR)、端点域(ENDP)、帧起始域(SOF)、数据域(DATA)、CRC校验域(CRC)。
来看一张我画的图,再怎么觉得难的东西,也许你看完这张图以后,也就知道自己该怎么去学习了,这张图是我使用USB逻辑分析勾出来的图,然后加上自己学习的总结,这就是一个USB中传输的过程,相信你已经明白了USB中传输、事务、包、域之间的关系了吧?是不是很简单?
说了这么多,那USB又是怎么来识别设备的呢?通过枚举。
枚举将是整个USB学习的重中之重,枚举就是主机从设备读取各种描述符信息,这样主机就可以根据这些信息加载合适的的驱动程序,从而知道是什么类型的设备,如何进行通信等等。而主机要获取设备相关的信息就必须要发起请求,请求主要有:USB标准请求(有一定的格式组成)、HID类请求等。
说到描述符,USB有标准描述符,分别是:设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符、字符串描述符
(可选),每个设备都必须要支持标准描述符,还有HID描述符,报告描述符,物理描述符等。
下面就是鼠标的枚举过程,使用Bus Hound捕获,具体怎么使用怎么看数据就不说了。
以上标红字的部分是分析USB协议的基础知识,可以说,没了这些知识,别谈分析了,压根你就看不懂。
OK了,以后学习我再分享分享我的学习过程和学习想法。
本人菜鸡一枚,有说错的理解错的望各位大佬指教。