USB傳輸過(guò)程分析

首先，要明白兩個(gè)觀點(diǎn)。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(dòng)發(fā)起，而USB設(shè)備永遠(yuǎn)永遠(yuǎn)都是只是被動(dòng)地接收然后處理USB Host發(fā)來(lái)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(guò)這個(gè)信令員即中斷來(lái)通知USB設(shè)備。

我們可以將整個(gè)USB數(shù)據(jù)通信過(guò)程看成是由一個(gè)一個(gè)的數(shù)據(jù)包構(gòu)成，而這些數(shù)據(jù)包又分很多類(lèi)，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(diǎn)我覺(jué)得對(duì)于剛開(kāi)始接觸USB的人來(lái)說(shuō)，一定要弄清楚這么多包，哪些是由硬件自動(dòng)來(lái)處理，哪些是要由驅(qū)動(dòng)程序去處理的，如果這點(diǎn)沒(méi)有弄清楚，寫(xiě)或者看驅(qū)動(dòng)代碼時(shí)往往會(huì)摸不著頭腦。下面通過(guò)分析USB Host讀取USB設(shè)備描述符整個(gè)過(guò)程來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題：

題：

1．上圖中粉紅色的Packet#表示是主機(jī)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(jī)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(lái)區(qū)分，“－》”這個(gè)表示是主機(jī)發(fā)出，設(shè)備接收的包；”《－” 表示是設(shè)備發(fā)出，主機(jī)接收的包。

2．圖中灰色的部分表示，這些包在寫(xiě)驅(qū)動(dòng)的時(shí)候是不太需要關(guān)心的地方，但是要了解有這么一個(gè)過(guò)程，這些灰色的部分都是由硬件自動(dòng)處理。

3．那設(shè)備驅(qū)動(dòng)要做的是什么呢？就是根據(jù)設(shè)備產(chǎn)生的中斷來(lái)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(lán)色兩個(gè)數(shù)據(jù)包。

4. 下面詳細(xì)分析整個(gè)過(guò)程，以及設(shè)備驅(qū)動(dòng)該干些什么？

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

2） 當(dāng)USB設(shè)備接收到這個(gè)包，并識(shí)別出這是一個(gè)Setup包時(shí)，USB設(shè)備會(huì)產(chǎn)生一個(gè)Setup中斷，有的稱(chēng)之為控制端點(diǎn)/端點(diǎn)0中斷，以便通知MCU主機(jī)有任務(wù)下來(lái)啦，準(zhǔn)備開(kāi)始做事啦，這個(gè)動(dòng)作都是由硬件自動(dòng)完成

3） 緊接著Setup包的是，USB主機(jī)下達(dá)給USB設(shè)備具體是什么任務(wù)了，我們可以認(rèn)為這個(gè)過(guò)程幾乎是和Setup中斷同時(shí)完成。 （Packet#97）

4） 既然發(fā)生了Setup中斷，USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)就可以認(rèn)為主機(jī)有命令下達(dá)，USB設(shè)備收到主機(jī)下達(dá)命令后，由USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)發(fā)送一個(gè)Setup應(yīng)答包，表示說(shuō)“長(zhǎng)官，命令已經(jīng)收到” ？（Packet#98）

5） 設(shè)備已經(jīng)接收到了主機(jī)的命令，那么USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)現(xiàn)在就要解析這個(gè)命令，來(lái)得知USB主機(jī)到底下達(dá)的是什么命令，在這里通過(guò)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(jī)要求設(shè)備發(fā)送設(shè)備描述符，具體解析過(guò)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(jī)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(dòng)已經(jīng)找到了設(shè)備描述符了，驅(qū)動(dòng)是不是該把這個(gè)設(shè)備描述符發(fā)給USB主機(jī)呢？答案是No，No，No，原因就是開(kāi)篇就提到的，所有的傳輸都是有主機(jī)主動(dòng)發(fā)起，設(shè)備被動(dòng)響應(yīng)。現(xiàn)在雖然USB主機(jī)通知設(shè)備主機(jī)要設(shè)備描述符信息，但是主機(jī)目前并沒(méi)有要求主機(jī)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(dòng)給主機(jī)發(fā)這些信息。打一個(gè)不太恰當(dāng)?shù)谋扔?，就好比一?chǎng)足球比賽，教練讓你”活動(dòng)活動(dòng)，準(zhǔn)備上場(chǎng)”，現(xiàn)在你準(zhǔn)備活動(dòng)已經(jīng)做完了，那你可不能立馬就沖到場(chǎng)上去踢球，即使你活動(dòng)完了，你還得等待教練的下一步指示，因?yàn)榻叹氝€得安排決定讓誰(shuí)下場(chǎng)，什么時(shí)候下場(chǎng)比較合適…。 等到教練說(shuō)”上場(chǎng)吧”，那你就可以上場(chǎng)了… 好像比較扯了…。哈哈 ？

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

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

10） 主機(jī)收到設(shè)備回應(yīng)的設(shè)備描述符后，給設(shè)備發(fā)一個(gè)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(lái)，USB主機(jī)會(huì)發(fā)送一個(gè)0字節(jié)的數(shù)據(jù)包來(lái)作為狀態(tài)響應(yīng)，并且設(shè)備發(fā)一個(gè)握手包來(lái)結(jié)束整個(gè)過(guò)程，這是由硬件自動(dòng)完成。 （Packet#108/109/110）

由此可見(jiàn)，在控制傳輸過(guò)程中，USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(dòng)完成了。