基于STM32的USB枚舉過程學習筆記(一)

一，USB數據包

1.USB數據包分類

USB總線上的數據傳輸以包為基本的單位。USB協議規定了四種包：令牌包、數據包、握手包、特殊包。不同的包通過包中的8位PID域區分。

• 令牌包

令牌包用于啟動一次USB傳輸，USB的數據傳輸必須由主機發起。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據包。 數據方向 主機-->設備

輸入令牌包(IN)：用來通知設備將要返回一個數據包。數據方向 設備-->主機

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

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

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

• 數據包

數據包用來傳輸數據，分成DATA0. DATA1 。數據格式如下

同步域+8位PID+N個字節的數據+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：表示正確的接收數據并且有足夠的空間容納數據。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：表示沒有數據需要返回，或者數據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據傳輸。

STALL：表示設備無法執行該請求，或者端點已經被掛起。

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. 數據包的處理

在傳輸過程中，具體的處理細節由USB接口的芯片處理完成。

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

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

通常只需根據芯片提供的一些標志，準備要發送的數據到端點，或者從端點讀取接收到的數據即可。

二 ，USB事務

雖然USB定義了數據在總線上傳輸的基本單位是包，為了傳輸數據，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據。事務通常由兩個或者三個包組成：令牌包、數據包和握手包。

令牌包用來啟動一個事務，總是由主機發送；數據包用來傳送數據，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；握手包用來指定數據傳輸結果。

三，USB傳輸類型

USB規定了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據都是一個事務；控制傳輸包括三個過程，建立過程和狀態過程分別是一個事務，數據過程則可能包含多個事務。