USB传输过程分析

首先,要明白两个观点。第一,     USB   总线上所有的事务(数据流传输)都是由USB Host主动发起,而USB设备永远永远都是只是被动地接收然后处理USB Host发来的各种各样的命令(要求)。第二,中断是USB Host和USB设备之间的信令员,USB Host所有的要求都是通过这个信令员即中断来通知USB设备。

我们可以将整个USB     数据通信   过程看成是由一个一个的数据包构成,而这些数据包又分很多类,比如:令牌包,数据包,握手包,帧起始包。令牌包又分In包,Out包,Setup包。有一点我觉得对于刚开始接触USB的人来说,一定要弄清楚这么多包,哪些是由硬件自动来处理,哪些是要由驱动程序去处理的,如果这点没有弄清楚,写或者看驱动代码时往往会摸不着头脑。下面通过分析USB Host读取USB设备描述符整个过程来说明这个问题:

题:

 USB传输过程分析_设计制作_MEMS/传感技术

1.上图中粉红色的Packet#表示是主机发出,设备接收包;淡青色的Packet#表示是设备发出,主机接收包。如果区分不了这两种颜色,可以根据箭头的方向来区分,“-》”这个表示是主机发出,设备接收的包;”《-” 表示是设备发出,主机接收的包。

2.图中灰色的部分表示,这些包在写驱动的时候是不太需要关心的地方,但是要了解有这么一个过程,这些灰色的部分都是由硬件自动处理。

3.那设备驱动要做的是什么呢?就是根据设备产生的中断来读取、解析、回应相应的数据包,注意上图中土黄色和淡蓝色两个数据包。

4. 下面详细分析整个过程,以及设备驱动该干些什么?

1) 在控制传输阶段,任何一个传输都是由Setup包发起(Packet#96)

2) 当USB设备接收到这个包,并识别出这是一个Setup包时,USB设备会产生一个Setup中断,有的称之为控制端点/端点0中断,以便通知     MCU   主机有任务下来啦,准备开始做事啦,这个动作都是由硬件自动完成

3) 紧接着Setup包的是,USB主机下达给USB设备具体是什么任务了,我们可以认为这个过程几乎是和Setup中断同时完成。 (Packet#97)

4) 既然发生了Setup中断,USB设备驱动就可以认为主机有命令下达,USB设备收到主机下达命令后,由USB设备驱动发送一个Setup应答包,表示说“长官,命令已经收到” ?(Packet#98)

5) 设备已经接收到了主机的命令,那么USB设备驱动现在就要解析这个命令,来得知USB主机到底下达的是什么命令,在这里通过解析黄色数据 ” 80 06 00 01 00 00 40 00”可以得知该命令的意思是主机要求设备发送设备描述符,具体解析过程就是协议规范的内容了…

6) 既然USB设备已经成功得知了USB主机的命令是要发送设备描述符,那USB设备就赶紧去查找这些设备描述符在哪里?

7) 那驱动已经找到了设备描述符了,驱动是不是该把这个设备描述符发给USB主机呢?答案是No,No,No,原因就是开篇就提到的,所有的传输都是有主机主动发起,设备被动响应。现在虽然USB主机通知设备主机要设备描述符信息,但是主机目前并没有要求主机将这些信息发回去,所以,设备就算已经找到了描述符,也不能主动给主机发这些信息。打一个不太恰当的比喻,就好比一场足球比赛,教练让你”活动活动,准备上场”,现在你准备活动已经做完了,那你可不能立马就冲到场上去踢球,即使你活动完了,你还得等待教练的下一步指示,因为教练还得安排决定让谁下场,什么时候下场比较合适…。 等到教练说”上场吧”,那你就可以上场了… 好像比较扯了…。哈哈 ?

8) USB主机下一个IN包通知USB设备回应刚才的命令,相当于教练喊”上场”,当USB设备收到这个IN包时,产生一个IN中断来通知MCU,那这时表示设备收到了”上场”的命令了。(Packet#103)

9) 这时,USB设备驱动把找到的设备描述符发送给USB主机。(Packet#104)

10) 主机收到设备回应的设备描述符后,给设备发一个握手包,表示已经收到设备的回应包了。(Packet#105) 11) 接下来,USB主机会发送一个0字节的数据包来作为状态响应,并且设备发一个握手包来结束整个过程,这是由硬件自动完成。 (Packet#108/109/110)

由此可见,在控制传输过程中,USB设备驱动比较关心的应该是4,5,6,8,9这些步骤,其他的差不多都由硬件自动完成了。

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