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初学者USB技术入门总结

作者: 时间:2012-04-19 来源:网络 收藏
一下,这段程序是我在做USB设备时的中断函数。主控(就是你往里面写固件程序的那个东西)会在要求设备进行操作时,产生一个相应的中断(我们可以用中断的方式,也可以用查询的方式,中断的方式的好处就是主机有需要操作的都会叫你,而用查询你必须不断的问主机“有事么”,这里采用中断方式),比如主机给设备设置地址,主机会通过固定的通道(point0)发送一个‘设定地址’包,设备主控接到包后会产生中断,并且把响应的状态保存在相应的寄存器中,我们只要在中断程序判断各个寄存器就能完成主机的任务。
程序中蓝色字是中断类型的判断,其对应的宏定义就不列出来了。如果是这个中断就会执行相应的中断操作。并且一次中断只有一种中断类型,我们在每个中断响应中加一段红色字的程序,是为了保存每次中断的状态,比如刚插上设备,来了一次BUSRESET总线复位中断,就会进入相应的中断操作,完了后记录状态test[conters]='!'; conters++;意思是进入了这个中断就在这一组数的当前位置设成'!',并且位置记录的变量加一,以便下一次记录到下一个位置。这样USB的过程我们就记录了下来,
下面看一下记录结果(其中的数字和字母是响应标准请求时的程序产生的这里不罗列程序了)。
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg

可以看到,一开始是一次总线复位,然后USB bus reset de-assert,然后再挂起总线。重复了两次,然后就是上一节的具体配置了。
这节主要是对固件里的USB请求处理有个概念,还有就是调试的方法。


初涉USB,初学者USB(3) 数据包阐述

对于USB传输大体有个概念,下一步就来看看到底USB上传的什么东西,以什么格式传数据,先不涉及端点的概念。
各种总线的数据传输都是以固定的层次协议进行的,USB当然也不例外。所谓的层次也只是个抽象的概念罢了,就是表达一种依附关系,上层要依赖与底层,上层以底层为基础,上层只需要关心自己的东西就行了,如果你还不明白,那就继续看,学习一个东西不可能一两句话说的明白一个点,需要全面了解后才能清楚各个点。
要实现两个机器(机器的范围比较广,可以是电脑,交换机,单片机)的通信总是要有一个载体才可以,对于机器当然是电平高低为载体,具体的说机器甲要告诉机器乙一件事情(比如说一条指令),那么机器甲可以通过一根线(串行数据总线)连到机器乙的一个IO口上,甲发送一个个的高低电平,乙固定时间检测自己的这个IO口,然后逐个记录下放到自己的缓冲里,这样乙就收到甲送的数据了。上述就是一个简单的数据链路层(计算机网络里这么叫)的描述,这一层要保证的就是甲发的每一位数据,乙都可以正确及时的接受,并且对在传输过程中出错的数据做出反应。其实比数据连路更底层的还有物理层,这就是真正的物理介质,对于机器就是电线了,数据就是电线上传输的电压,USB是用的四线,两个电源,两个数据线。
这里也打个比方,比如人与人进行交流,我们当然是通过说话了,物理层就是空气和传输的声波,数据链路层就是我们说的每一个字,物理层就是空气,负责把我们说的话转换成声波传给对方,数据链路层负责让对方能正确的听到每个字,如果听的不清可以告诉对方重新说一遍。
经过上述的两个底层,就可以保证每一位数据可以正确的传到对方那里去。下一步的工作当然是解析数据代表了什么,一般来说,数据都是以一串数为单位,一般称为一个包,机器间传输都是以一个包为单位传出,就像人们说话都是以一句话为单位输出一样。每一个包包含有许多位数据,这些数据又分段表示不同的意义,如图一,这是一个USB令牌阶段的包,Sync是同步数据(相当于说话时先打个招呼,告诉对方要跟他说话了),PID是包标示(告诉对方这个包是干什么用的),ADDR是对方的地址(叫对方的名字),ENDP是用端点几通讯(先不介绍这个),CRC5是校验位(判断这个包是否在传输中出错),EOP是包结束。
|--------------------------------------------------------|
| Sync | PID | ADDR | ENDP | CRC5 | EOP |
|________________________________________________________|

图一
USB的数据包又分为三种,一个是令牌包,一个是数据包,另一个是握手包。每一次的USB通讯事务处理都是以令牌包开头,告诉对方要跟谁说话,这句话是用来干嘛的。如果要求有数据传输,则下一步就是数据包,另外如果要求对方要有反馈,则会发出握手包。令牌包又简单的包括OUT,IN,STEP三种类型,OUT是用于主机告诉设备主机要向USB设备发送数据,IN是用于主机告诉设备要上传数据,而STEUP是用于主机向USB设备发送配置信息,在枚举过程中会用到。另外数据包和握手包的具体格式什么的,可以参照详细的协议。
可以看到在所以的通讯过程中,主机都是发起者,不管是主机发送数据到USB设备还是USB设备发送数据到主机,都必须收主机控制。图二为一次事务的过程

令牌阶段 ——》 数据阶段 ——》 握手阶段

图二
这个过程可以这样描述,甲和乙对话,甲是老板,乙是职员。第一节已经讲过了,乙面试就是枚举,在这个过程中,甲多段的发送STEP令牌包给乙,乙收到后如果要反馈数据,就发数据包给甲,甲正确接收后,跟甲握握手,表示这次对话成功。
乙被正式录取后,甲会分派任务(OUT),这时甲对乙说有任务给你(令牌阶段),然后乙就开始听,甲说你的任务就是记录数据并且上报(这段话就是数据包),乙说好的(握手包)。
乙开始正式工作,并且记录数据。过了一段时间,甲开始要求提交数据(IN),乙把数据报告给甲(数据阶段),甲说好(握手成功)。这里乙不能主动的去向老板汇报,只能被动的干活。
上面已经讲USB主机和设备间数据传输的过程,都是我个人理解,有不正确和不到位的大家提出,方便初学者理解,谢谢••

初涉USB,初学者USB(4)USB通讯设备快速开发

经过上述三节的描述,对USB应该已经有了初步的认识,其中具体的协议(比如各个描述符的定义什么的)这里不做描述了,网上一搜一大堆。下面我以一个实例来详细说明快速开发USB设备的步骤,
一,设定规划
凡事预则立,不预则费,所以开发一个小小的USB也要稍微规划一下,比如想象要实现什么功能,传输的数据协议什么的。
二,固件编程,
固件编程说白了就是写单片机程序,要实现USB一般可以使用带USB功能的单片机,再个就是加一个专用的USB芯片。这里以内部集成USB功能单片机为例
固件的USB开发一般就是先使能USB,使能USB时钟,使能各个USB控制中断(挂起,复位,标准请求,写入,写出等)然后USB就能正常工作了,这时候不如不写别的东西,电脑就可以检测出有USB设备插入了,具体的反应是在设备管理器里会发现闪了一下说明发现了新的USB设备,接下来电脑会发送各种标准请求,因为这个时候你的程序还没写完整,对这些请求不会有反应,所以电脑不可能识别出是什么东西。
接下来的工作



关键词: USB技术 入门总结

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