USB 枚举过程分析

本文结合USB Monitor工具来分析USB的枚举过程。
1. 枚举第一个来回分析
主机集线器监视着每个端口的信号电压，当有新设备接入时便可觉察。（集线器端口的两根信号线的每一根都有15kΩ的下拉电阻，而每一个设备在D+都有一个1.5kΩ的上拉电阻。当用USB线将PC和设备接通后，设备的上拉电阻使信号线的电位升高，因此被主机集线器检测到。）当主机检测到设备后，发送总线复位信号，设备产生复位中断。
主机发起第一个控制传输：
1.1 主机SETUP包（发往地址0端点0）、主机数据包（请求设备描述符）、设备握手包ACK。设备产生端点0数据输出中断，固件程序要根据数据包中的主机要求做好准备，这里是在端点0输入缓冲区准备好设备描述符。
1.2 数据过程：主机先发一个IN令牌包、设备发一个数据包（这个数据已经准备好，SIE收到IN令牌后，直接送到总线上，用户此时不干预）、主机发ACK包。此时SIE产生端点0数据输入中断，表明主机已经取走了设备所准备的数据，用户也可以在该中断处理程序中作自己的处理。此时，主机只接受一次数据，最少8个字节。如果用户数据没有发完，又在控制端点输入缓冲区，准备了数据，主机也不理会。
1.3 状态过程：主机发OUT包（通知设备要输出）、主机发0字节状态数据包（这个是0字节，表明自己收到设备描述符）、设备发握手ACK包。此时设备不会产生端点0数据输出中断，此时没有数据。
 
2. 枚举第二个来回分析
第一个来回成功以后，主机再次复位总线，进入地址设置控制传输阶段。
2.1 主机SETUP包（发往地址0端点0）、主机数据包（请求设置地址）、设备握手包ACK。SETUP包后面都会跟一个表明主机SETUP目的的数据包，要么GET，要么SET。设备产生端点0数据输出中断，固件程序要根据数据包中的主机要求做好准备，这里是在根据主机发来的地址写入自己的地址控制寄存器。
2.2 数据过程：本次传输没有数据。
2.3 状态过程：主机发IN包（通知设备要返回数据）、设备发0字节状态数据包（表明地址设置已经成功）、主机发握手ACK包（地址设置已经生效）。此时设备不会产生端点0数据输入中断，此时没有数据。
 
3. 枚举第三个来回分析
枚举的第三个来回中主机将使用新地址获取完整的设备描述符。
主机采用新地址发起第一个控制传输：
3.1 主机SETUP包（发往新的地址端点0）、主机数据包（请求设备描述符）、设备握手包ACK。设备产生端点0数据输出中断，固件程序要根据数据包中的主机要求做好准备，这里是在端点0输入缓冲区准备好设备描述符。
3.2 数据过程：主机先发一个IN令牌包、设备发一个数据包（这个数据已经准备好，SIE收到IN令牌后，直接送到总线上，用户此时不干预）、主机发ACK包。此时SIE产生端点0数据输入中断，表明主机已经取走了设备所准备的数据，用户可以该中断处理程序中要做如下处理：如果一次没有将描述符送完，要再次将剩下的内容填充端点0输入缓冲区。
第二次数据传输：主机再发一个IN令牌包、设备发一个数据包、主机发ACK包。此时SIE再次产生端点0数据输入中断，如果数据已经发完了。这里就不处理了。进入状态过程。
3.3 状态过程：主机发OUT包（通知设备要输出）、主机发0字节状态数据包（表明自己收到设备描述符）、设备发握手ACK包。接下来获取配置描述符、配置集合、字符串描述符、报告描述符的过程差不多，这里就不再叙述了。

文章来源：http://kaffeel.org/20130111/usb-%e6%9e%9a%e4%b8%be%e8%bf%87%e7%a8%8b%e5%88%86%e6%9e%90/