1.USB設備邏輯結構
- 在USB設備的邏輯組織中，包含設備、配置、接口和端點4個層次。設備通常有一個或多個配置，配置通常有一個或多個接口，接口有零或多個 端點。
- 每個USB設備都可以包含一個或多個配置，不同的配置使設備表現出不同的功能組合，配置由多個接口組成。在USB協議中，接口代表一個基本的功能，一個功能複雜的USB設備可以具有多個接口，而接口是端點的彙集。
- 一個USB播放器帶有音頻，視頻功能，還有旋鈕和按鈕。
- 配置1：音頻(接口)+旋鈕(接口)
- 配置2：視頻(接口)+旋鈕(接口)
- 配置3：音頻(接口)+視頻(接口)+按鈕(接口)
- 音頻接口、視頻接口、按鈕接口、旋鈕接口均需要一個驅動程序。
- USB設備中的唯一可尋址的部分是設備端點，端點的作用類似於寄存器。每個端點在設備內部有唯一的端點號，這個端點號是在設備設計時給定的。主機和設備的通信最終都作用於設備上的各個端點。每個端點所支持的操作都是單向的，要麼只讀，要麼只寫。
2.USB描述符
- 當我們把USB設備（如：USB鼠標）插到我們的PC時，主機能夠自動識別出我們的USB設備類型？why？
- 在每一個USB設備內部，包含了固定格式的數據，通過這些數據，USB主機就可以獲取USB設備的類型、生產廠商等信息。這些固定格式的數據，我們就稱之爲USB描述符。標準的USB設備有5種USB描述符：設備描述符，配置描述符，接口描述符，端點描述符，字符串描述符。
2.1 設備描述符（18字節）
- bLength：描述符長度，固定爲0x12。
- bDescriptorType：設備描述符類型，固定爲0x01。
- bcdUSB : USB 規範發佈號。表示了本設備能適用於那種協議，如2.0=0200
- bDeviceClass：類型代碼。
- bDeviceSubClass：子類型代碼。
- bDeviceProtocol：協議代碼。
- bMaxPacketSize0：端點０最大分組大小。
- bMaxPacketSize0：端點０最大分組大小。
- idVendor：供應商ID。
- idProduct：產品ID（由廠商分配）。
- bcdDevice：設備出產編碼，由廠家自行設置。
- iManufacturer：廠商描述符字符串索引．索引到對應的字符串描述符。
- iProduct：產品描述符字符串索引。
- iSerialNumber：設備序列號字符串索引。
- bNumConfigurations：可能的配置數。
2.2 配置描述符（8字節）
- bLength : 描述符長度，固定爲0x09。
- bDescriptorType : 配置描述符類型，固定爲0x02。
- wTotalLength : 返回整個數據的長度，指此配置返回的配置描述符，接口描述符以及端點描述符的全部大小。
- bNumInterfaces : 配置所支持的接口數，指該配置配備的接口數量，也表 示該配置下接口描述符數量。
- bConfigurationValue : 作爲Set Configuration的一個參數選擇配置值。
- iConfiguration : 用於描述該配置字符串描述符的索引。
- bmAttributes : 供電模式選擇。Bit4-0保留，D7:總線供電，D6:自供電， D5:遠程喚醒．
- MaxPower : 總線供電的USB設備的最大消耗電流，以2mA爲單位。
2.3 接口描述符（8字節）
- bLength : 描述符長度，固定爲0x09。
- bDescriptorType : 接口描述符類型，固定爲0x04。
- bInterfaceNumber: 該接口的編號。
- bAlternateSetting : 用於爲上一個字段選擇可供替換的設置。
- bNumEndpoint : 使用的端點數目，端點０除外。
- bNumEndpoint : 使用的端點數目，端點０除外。
- bInterfaceClass : 類型代碼（由USB組織分配）。
- bInterfaceSunClass : 子類型代碼（由USB組織分配）。
- bInterfaceProtocol : 協議代碼（由USB組織分配）。
- iInterface : 字符串描述符的索引。
2.4 端點描述符（7字節）
- bLength : 描述符大小，固定爲0x07。
- bDescriptorType : 接口描述符類型，固定爲0x05。
- bEndpointType : USB設備的端點地址。Bit7，方向，對於控制端點可以忽略，1/0:IN/OUT。Bit6-4，保留。BIt3-0：端點號．
- bmAttributes : 端點屬性，Bit7-2，保留。BIt1-0：00控制，01 同步，02批量，03中斷。
- wMaxPacketSize : 本端點接收或發送的最大信息包大小。
- bInterval : 輪訓數據傳送端點的時間間隔．對於批量傳送和控制傳 送的端點忽略．對於同步傳送的端點，必須爲１，對於中斷傳送的端 點，範圍爲1-255
3.USB數據通訊
- 對於USB協議的分析最好能從現有的一個“包”入手，比如說下面這一副圖：
- 根據這幅圖我們也可以已大概看出這個“包”的層次關係。
- 一個USB的包稱爲一個傳輸
- 一個傳輸下分爲好幾個事務，比如說圖中的事務0，1,2,3,4
- 一個事務又分爲好幾個包，比如說Packet136、137、138等等
- 一個包又分爲好幾個域或者說字段
3.1 傳輸
- USB的數據通訊首先是基於傳輸（Transfer）的，傳輸的類型有：中斷傳輸、批量傳輸、同步傳輸、控制傳輸
- 中斷傳輸用於一些小數據量的、實時的傳輸，比如說鼠標、鍵盤。
- 批量傳輸用於大數據量的傳輸，比如說U盤，硬盤等等。
- 同步傳輸是不可靠傳輸，它容忍一定的錯誤，比如所麥克風，喇叭等。
- 控制傳輸用於對設備的控制。
- 根據傳輸的第一個字節就可以判斷出這個傳輸是屬於哪個傳輸。比如上面這幅圖是控制傳輸
3.2 事務
- 一次傳輸由一個或多個事務(transaction)構成，事務可分爲：In(輸入)事務，Out(輸出)事務，Setup(設置)事務。同樣由第一個字節來區分出是屬於哪個事務。上面的包依次是：Setup、IN、IN、IN、OUT
3.3 包
- 一個事務由一個或多個包(packet)構成,包可分爲：令牌包(setup)、數據包(data)、握手包(ACK)和特殊包。由包的第二個字節來區分是屬於哪種包。比如說事務0由3個包構成：Setup、DATA、ACK。
3.4 域
- 一個包由多個域構成，域可分爲：同步域（SYNC），標識域（PID），地址域（ADDR），端點域（ENDP），幀號域（FRAM），數據域（DATA），校驗域（CRC）。
4.USB設備枚舉
- USB設備在正常工作以前, 第一件要做的事就是枚舉。枚舉是讓主機認得這個USB設備, 並且爲該設備準備資源，建立好主機和設備之間的數據傳遞通道。
- 設備枚舉包括以下幾個過程：
- 1. 獲取設備描述符
- 2. 復位
- 3. 設置地址
- 4. 再次獲取設備描述符(需要查看地址有沒有設置成功)
- 5. 獲取配置描述符
- 6. 獲取接口、端點描述符
- 7. 獲取字符串描述符
- 8. 選擇設備配置
- USB鼠標枚舉
- 傳輸0：獲取鼠標設備描述符（控制傳輸）
- 首先這是pc機發起一個控制傳輸，它需要獲取一個描述符，具體到設備描述符。
- 它（傳輸0）的事務0的功能就是請求設備描述符。它由3個包構成，包後面的箭頭代表數據的流向，分別是流向設備、流向設備、流向主機。
- 接下來的3個事務都是IN事務，他們就是負責接收設備描述符的，可以發現，3個事務的Data傳輸量就是18（8+8+2）個字節。
- pc機獲取鼠標的設備描述符之後，會後鼠標發送一個reset包重置。
- 傳輸1：設置鼠標地址（控制傳輸）
- 每一個設備在usb系統中都有一個獨立的地址，這個地址是主機分配給usb設備的。
- 傳輸2：再次獲取鼠標設備描述符（控制傳輸）
- 傳輸3：獲取鼠標配置描述符（控制傳輸）...
