USB枚举过程

### USB枚举过程详解####一、引言USB（通用串行总线）作为一项广泛应用于个人电脑和其他电子设备的技术，其高效便捷的数据传输能力使得它成为了现代电子技术中不可或缺的一部分。当一个USB设备连接到主机时，主机需要识别这个设备并为其分配资源，这一过程称为“枚举”。本文旨在深入探讨USB枚举过程，帮助读者理解其原理及工作流程。 ####二、USB枚举的概念**USB枚举**是指USB设备连接到主机后，主机对其进行识别、分配地址以及加载驱动程序的过程。这一过程确保了USB设备能够被主机正确地识别并使用。 ####三、USB枚举的重要性没有枚举过程，USB设备将无法被操作系统所识别和使用。枚举不仅为设备分配了唯一的地址，还提供了必要的信息，如设备类型、制造商等，以便操作系统为该设备选择合适的驱动程序。 ####四、枚举过程详解##### 1.设备连接当USB设备插入主机时，它首先被连接到USB集线器的一个端口。集线器会检测设备的速度等级，即全速或低速。 - **全速设备**：在D+线上接入一个1.5KΩ的上拉电阻到3.3V电源。 - **低速设备**：在D-线上接入则表示为低速设备。 ##### 2.帧开始包(SOF)一旦集线器检测到新设备，它就开始让由主机每隔1毫秒产生的帧开始包(SOF)通过。帧开始包的作用是让所有连接的设备保持同步。 - **帧开始包示例**：主机每隔1毫秒向总线上的每一个设备发送一个帧开始包，每个USB包都以一个同步块开始，以便设备能够同步收发。 ##### 3.初始通信当设备刚插入时，它使用默认地址0进行通信。枚举过程中的通信总是使用设备的端口0。 - **主机查询设备描述符**：主机首先使用GetDescriptor命令查询设备描述符，只关注前8个字节，其中包含了控制传输端口0允许的最大有效荷载尺寸。 - **复位与枚举命令**：主机在接收完这部分描述符后，会复位USB线并开始发送枚举命令。 ##### 4.设置地址为了提供唯一性，传送到设备的第一个命令是设置地址命令。在此之前，总线上的新设备暂时使用地址0。 - **设置地址命令**：主机向设备0的端口0发送一个设置地址命令，其中包含新的地址信息。 - **更新地址**：设备更新其内部地址寄存器，以响应新的地址信息。 ####五、枚举过程中的关键步骤- **获取设备描述符**：主机向设备请求设备描述符，获取有关设备的基本信息。 - **获取配置描述符**：获取设备配置的信息，包括端口如何被使用。 - **获取接口描述符**：获取设备可能使用的接口信息。 - **获取字符串描述符**：获取设备的制造厂商和产品名称等信息。 - **设置地址**：为设备分配一个新的唯一地址。 - **配置设备**：根据设备描述符和配置描述符，设置设备的工作模式。 - **加载驱动程序**：操作系统根据设备的类型选择并加载相应的驱动程序。 ####六、总结USB枚举过程是确保USB设备被主机正确识别的关键步骤。它不仅涉及到设备地址的分配，还包括了基本信息的获取以及驱动程序的选择。了解USB枚举过程有助于开发者更好地设计和调试USB设备驱动程序，同时也加深了对USB技术的理解。通过本文的详细介绍，相信您已经对USB枚举过程有了较为全面的认识。在未来的设计和开发工作中，希望这些知识能为您提供一定的帮助。