[USB波形分析] 全速USB波形数据分析(一)

在之前的文章一次CAN波形分析之旅里,根据示波器采集的波形数据,详细地分析了CAN通信。今天来分析USB数据,还是同样的流程,但是这次使用matplotlib来协助分析。

USB基本波形

USB通过一对差分信号进行数据传输,这对差分信号叫D+和D-,用示波器抓取一段D+和D-的信号,保存成CSV格式,用matplotlib绘制该信号:

 

分了方便分析,我们将D+和D-分别绘制:

 

标记数据包(Packet)的组成:

 

进一步细化数据包(Packet)的内容

 

USB数据分析

起始帧数据包(FRAMEPACKET)

全速USB会每隔1毫秒发送一包起始帧数据包(FRAME PACKET),由PID,FRAME_NUMBER和CRC三部分:

 

 

PID(Packet ID)为数据包标识符,为8位长度,低4位为标识符数值,高4位值为低4位数值按位取反。起始帧数据包对应的PID为1010 0101(最左侧为最高位,下同)

这里需要注意,USB数据流先传输最低字节的最低位,同时按照NRZI方式编码,即(值不变表示数据'1',值发生改变表示数据'0')。

 

令牌数据包(TOKEN PACKET)

令牌数据包由PID,ADDR,ENDP和CRC四个段组成。一共有三种令牌:

  • IN
  • OUT
  • SETUP

 

令牌IN对应的PID为0110 1001

 

令牌OUT对应的PID为1110 0001

 

令牌SETUP对应的PID为0010 1101

 

 

数据包(DATA PACKET)

数据包由PID,PAYLOAD,CRC三个段组成,

 

 

DATA1对应的PID为0100 1011

 

握手包(HANDSHAKE PACKET)

握手包只包含PID段,全速USB一共有3种握手状态

        • ACK

报告数据已经被成功收到。

      • NAK

报告设备临时无法发送或接收数据。也用于在中断事务期间通知主机没有要发送的数据。

      • STALL

设备发现自己处于需要主机干预的状态(端点停止,或者不支持控制管道请求)

 

 

ACK状态对应的PID为1101 0010

 

 

NACK状态对应的PID为0101 1010

 

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[参考资料]

posted @ 2019-10-16 20:32  Mr.Bike  阅读(12767)  评论(1编辑  收藏  举报