USB传输过程分析

首先，要明白两个观点。第一，USB总线上所有的事务（数据流传输）都是由USB Host主动发起，而USB设备永远永远都是只是被动地接收然后处理USB Host发来的各种各样的命令（要求）。第二，中断是USB Host和USB设备之间的信令员，USB Host所有的要求都是通过这个信令员即中断来通知USB设备。

我们可以将整个USB数据通信过程看成是由一个一个的数据包构成，而这些数据包又分很多类，比如：令牌包，数据包，握手包，帧起始包。令牌包又分In包，Out包，Setup包。有一点我觉得对于刚开始接触USB的人来说，一定要弄清楚这么多包，哪些是由硬件自动来处理，哪些是要由驱动程序去处理的，如果这点没有弄清楚，写或者看驱动代码时往往会摸不着头脑。下面通过分析USB Host读取USB设备描述符整个过程来说明这个问题：

题：

1．上图中粉红色的Packet#表示是主机发出，设备接收包；淡青色的Packet#表示是设备发出，主机接收包。如果区分不了这两种颜色，可以根据箭头的方向来区分，“－》”这个表示是主机发出，设备接收的包；”《－” 表示是设备发出，主机接收的包。

2．图中灰色的部分表示，这些包在写驱动的时候是不太需要关心的地方，但是要了解有这么一个过程，这些灰色的部分都是由硬件自动处理。

3．那设备驱动要做的是什么呢？就是根据设备产生的中断来读取、解析、回应相应的数据包，注意上图中土黄色和淡蓝色两个数据包。

4. 下面详细分析整个过程，以及设备驱动该干些什么？

1） 在控制传输阶段，任何一个传输都是由Setup包发起（Packet#96）

2） 当USB设备接收到这个包，并识别出这是一个Setup包时，USB设备会产生一个Setup中断，有的称之为控制端点/端点0中断，以便通知MCU主机有任务下来啦，准备开始做事啦，这个动作都是由硬件自动完成

3） 紧接着Setup包的是，USB主机下达给USB设备具体是什么任务了，我们可以认为这个过程几乎是和Setup中断同时完成。 （Packet#97）

4） 既然发生了Setup中断，USB设备驱动就可以认为主机有命令下达，USB设备收到主机下达命令后，由USB设备驱动发送一个Setup应答包，表示说“长官，命令已经收到” ？（Packet#98）

5） 设备已经接收到了主机的命令，那么USB设备驱动现在就要解析这个命令，来得知USB主机到底下达的是什么命令，在这里通过解析黄色数据 ” 80 06 00 01 00 00 40 00”可以得知该命令的意思是主机要求设备发送设备描述符，具体解析过程就是协议规范的内容了…

6） 既然USB设备已经成功得知了USB主机的命令是要发送设备描述符，那USB设备就赶紧去查找这些设备描述符在哪里？

7） 那驱动已经找到了设备描述符了，驱动是不是该把这个设备描述符发给USB主机呢？答案是No，No，No，原因就是开篇就提到的，所有的传输都是有主机主动发起，设备被动响应。现在虽然USB主机通知设备主机要设备描述符信息，但是主机目前并没有要求主机将这些信息发回去，所以，设备就算已经找到了描述符，也不能主动给主机发这些信息。打一个不太恰当的比喻，就好比一场足球比赛，教练让你”活动活动，准备上场”，现在你准备活动已经做完了，那你可不能立马就冲到场上去踢球，即使你活动完了，你还得等待教练的下一步指示，因为教练还得安排决定让谁下场，什么时候下场比较合适…。 等到教练说”上场吧”，那你就可以上场了… 好像比较扯了…。哈哈 ？

8） USB主机下一个IN包通知USB设备回应刚才的命令，相当于教练喊”上场”，当USB设备收到这个IN包时，产生一个IN中断来通知MCU，那这时表示设备收到了”上场”的命令了。（Packet#103）

9） 这时，USB设备驱动把找到的设备描述符发送给USB主机。（Packet#104）

10） 主机收到设备回应的设备描述符后，给设备发一个握手包，表示已经收到设备的回应包了。（Packet#105） 11） 接下来，USB主机会发送一个0字节的数据包来作为状态响应，并且设备发一个握手包来结束整个过程，这是由硬件自动完成。 （Packet#108/109/110）

由此可见，在控制传输过程中，USB设备驱动比较关心的应该是4，5，6，8，9这些步骤，其他的差不多都由硬件自动完成了。