基于STM32的USB枚舉過程學習筆記(一)

一，USB數(shù)據(jù)包

1.USB數(shù)據(jù)包分類

USB總線上的數(shù)據(jù)傳輸以包為基本的單位。USB協(xié)議規(guī)定了四種包：令牌包、數(shù)據(jù)包、握手包、特殊包。不同的包通過包中的8位PID域區(qū)分。

• 令牌包

令牌包用于啟動一次USB傳輸，USB的數(shù)據(jù)傳輸必須由主機發(fā)起。令牌包有四種：

輸出令牌包(OUT)：用來通知設備將要輸出一個數(shù)據(jù)包。 數(shù)據(jù)方向 主機-->設備

輸入令牌包(IN)：用來通知設備將要返回一個數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)方向 設備-->主機

建立令牌包(SETUP)：通知設備將要輸出一個數(shù)據(jù)包，類似OUT包。不過SETUP包只能往端點0發(fā)包，只用在控制傳輸中。

幀起始包(SOF)：用于幀計數(shù)，USB全速設備每毫秒產(chǎn)生一幀，USB高速設備每125μS產(chǎn)生一幀。

OUT , IN, SETUP包的結構：同步域+8位PID+7位地址+4位端點號+5位CRC校驗+包結束符EOP

• 數(shù)據(jù)包

數(shù)據(jù)包用來傳輸數(shù)據(jù)，分成DATA0. DATA1 。數(shù)據(jù)格式如下

同步域+8位PID+N個字節(jié)的數(shù)據(jù)+CRC16校驗+包結束符EOP

• 握手包

握手包用來表示一個傳輸是否被對方確認，有ACK，NAK，STALL，NYET。

ACK：表示正確的接收數(shù)據(jù)并且有足夠的空間容納數(shù)據(jù)。主機和設備都可以使用ACK來確認，NAK,STALL,NYET只能夠用于設備返回，主機不能使用。

NAK：表示沒有數(shù)據(jù)需要返回，或者數(shù)據(jù)正確接收但是沒有空間容納。當主機收到NAK后，知道設備還未準備好，主機會在合適的時候重新進行數(shù)據(jù)傳輸。

STALL：表示設備無法執(zhí)行該請求，或者端點已經(jīng)被掛起。

NYET：USB高速設備中用。

握手包的格式：同步域+8位PID+包結束符EOP

2. 數(shù)據(jù)包的處理

在傳輸過程中，具體的處理細節(jié)由USB接口的芯片處理完成。

當USB接口芯片正確接收到數(shù)據(jù)時，如果有空間保存，則它將數(shù)據(jù)保存并返回ACK，同時，設置一個標志表示已經(jīng)正確接收到數(shù)據(jù)；如果沒有空間保存數(shù)據(jù)，則自動返回NAK。

收到輸入請求時，如果有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，則發(fā)送數(shù)據(jù)，并等待接收ACK。只有到數(shù)據(jù)成功發(fā)送出去(即接收到ACK標志后)，它才設置標志，表示數(shù)據(jù)已成功發(fā)送；如果無數(shù)據(jù)需要發(fā)送，則它自動返回NAK。

通常只需根據(jù)芯片提供的一些標志，準備要發(fā)送的數(shù)據(jù)到端點，或者從端點讀取接收到的數(shù)據(jù)即可。

二 ，USB事務

雖然USB定義了數(shù)據(jù)在總線上傳輸?shù)幕締挝皇前瑸榱藗鬏敂?shù)據(jù)，必須按照一定的關系把這些不同的包組織成事務才能傳輸數(shù)據(jù)。事務通常由兩個或者三個包組成：令牌包、數(shù)據(jù)包和握手包。

令牌包用來啟動一個事務，總是由主機發(fā)送；數(shù)據(jù)包用來傳送數(shù)據(jù)，可以從主機到設備，也可以由設備到主機，方向由令牌包來指定；握手包用來指定數(shù)據(jù)傳輸結果。

三，USB傳輸類型

USB規(guī)定了4種傳輸類型：批量傳輸、等時傳輸、中斷傳輸、控制傳輸。其中前三個傳輸一次數(shù)據(jù)都是一個事務；控制傳輸包括三個過程，建立過程和狀態(tài)過程分別是一個事務，數(shù)據(jù)過程則可能包含多個事務。