stm32 USB 枚举过程

从硬件到软件，从电气特性到传输事务的建立，下面的思维导图是实例通过数据分析仪得到的流程。对调试USB底层驱动有很好的指导作用。

先看USB设备状态,对于全速设备，电气上，主机监测到D+ 上拉，则认为已连接，开始加电，第三步后开始软件方面的枚举过程。

连 接	加 电	缺 省	编 址	配 置	挂 起	说 明
不	__ __	__ __	__ __	__ __	__ __	设备尚未连接至接口.其他特性无关
是	不	__ __	__ __	__ __	__ __	设备已连接至接口,但未加电. 其他特性 无关.
是	是	不	__ __	__ __	__ __	设备已连接至接口,并且已加电.但尚未被 复位.
是	是	是	不	__ __	__ __	设备已连接至接口,已加电. 并被复位. 但尚未分配地址.设备在缺省地址处可寻 址.
是	是	是	是	不	__ __	设备已连接至接口,已加电. 并被复位.且 分配了唯一地址. 尚未被配置.
是	是	是	是	是	不	设备已连接至接口,已加电. 并被复位.且 分配了唯一地址,并被配置. 设备功能可被使用.
是	是	__ __	__ __	__ __	是	设备在至少 3 毫秒以内探测不到总线活 动,自动进如挂起. 设备功能不可用.

表 1. USB设备状态

思维导图如下所示。

1 USB 的插入检测

   当12脚短接，Q1截止，Q2导通，D+上拉，windows 就会认为 USB 接口有一个全速设备，马上复位总线，并开始枚举设备。

  如果23脚短接，则 Q1状态取决于 USB-DISCONNECT（PD2）脚的状态。CPU 复位后，GPIO 引脚处于浮空输入状态。所以此时，Q1导通，Q2截止，主机检测不到设备。

  在程序初始化了 USB 相关部分后，可以通过设置 PD2=0 低电平使 Q1截止， Q2导通。则 USB 检测到设备，开始枚举过程。

  所以要控制开发板作为 USB 设备工作，必须23短接。

  当12脚短接，Q1截止，Q2导通，D+上拉，windows 就会认为 USB 接口有一个全速设备，马上复位总线，并开始枚举设备。

  如果23脚短接，则 Q1状态取决于 USB-DISCONNECT（PD2）脚的状态。CPU 复位后，GPIO 引脚处于浮空输入状态。所以此时，Q1导通，Q2截止，主机检测不到设备。

  在程序初始化了 USB 相关部分后，可以通过设置 PD2=0 低电平使 Q1截止， Q2导通。则 USB 检测到设备，开始枚举过程。

  所以要控制开发板作为 USB 设备工作，必须23短接。

2、枚举过程中，第一个来回的详细分析。

  检测到设备，主机发总线复位。这个复位与 USB 上电复位和系统复位是不同的。这个是 SIE(Serial Interface Engine) 根据总线状态通知用户的一种复位。设备产生复位中断，如何处理由设备固件程序决定。

主机发起第一个控制传输：

（1）主机 SETUP 包（发往地址0端点0） 、主机数据包（请求设备描述符） 、设备握手包 ACK。

  设备产生端点0数据输出中断，固件程序要根据数据包中的主机要求做好准备，这里是在端点0输入缓冲区准备好设备描述符。

（2）数据过程，主机先发一个 IN 令牌包、设备发一个数据包（这个数据已经准备好，SIE 收到 IN 令牌后，直接送到总线上，用户此时不干预） 、主机发 ACK 包。

  此时 SIE 产生端点0数据输入中断，表明主机已经取走了设备所准备的数据，用户也可以在该中断处理程序中作自己的处理。(SIE 指串行接口引擎,是所有 USB 控制器内部的“核心”.SIE 负责处理底层协议,如填充位,CRC 生成和校验,并可发出错误报告.SIE 的主要任务是将低级信号转换成字节,以供控制器使用)

  此时，主机只接受一次数据，最少8个字节。如果用户数据没有发完，又在控制端点输入缓冲区，准备了数据，主机也不理会。

（3）状态过程：主机发 OUT 包（通知设备要输出） 、主机发0字节状态数据包（这个是0字节，表明自己收到设备描述符） 、设备发握手 ACK 包。

  此时设备不会产生端点0数据输出中断，此时没有数据。

sean:正确的控制传输都是在这里结束，而对于STM32的结果是pInformation->ControlState=WAIT_STATUS_OUT

3、枚举过程中，第二个来回：设置地址。

  第一个来回成功以后，主机再次复位总线。进入地址设置控制传输阶段。

（1）主机 SETUP 包（发往地址0端点0） 、主机数据包（请求设置地址） 、设备握手包ACK。所以 SETUP 包后面都会跟一个表明主机 SETUP 目的的数据包，要么 GET，要么SET。

  设备产生端点0数据输出中断，固件程序要根据数据包中的主机要求做好准备，这里是在根据主机发来的地址写入自己的地址控制寄存器。

（2）数据过程，本次传输没有数据。

（3）状态过程：主机发 IN 包（通知设备要返回数据） 、设备发0字节状态数据包（表明地址设置已经成功） 、主机发握手 ACK 包（地址设置已经生效） 。

  此时设备不会产生端点0数据输入中断，此时没有数据。

4、枚举过程中，第三个来回：主机使用新地址获取完整的设备描述符。

  主机采用新地址发起第一个控制传输：

（1）主机 SETUP 包（发往新的地址端点0） 、主机数据包（请求设备描述符） 、设备握手包 ACK。

  设备产生端点0数据输出中断，固件程序要根据数据包中的主机要求做好准备，这里是在端点0输入缓冲区准备好设备描述符。

（2）数据过程，主机先发一个 IN 令牌包、设备发一个数据包（这个数据已经准备好，SIE 收到 IN 令牌后，直接送到总线上，用户此时不干预） 、主机发 ACK 包。

  此时 SIE 产生端点0数据输入中断，表明主机已经取走了设备所准备的数据，用户可以该中断处理程序中要做如下处理：如果一次没有将描述符送完，要再次将剩下的内容填充端点0输入缓冲区。

  第二次数据传输：主机再发一个 IN 令牌包、设备发一个数据包、主机发 ACK 包。

  此时 SIE 再次产生端点0数据输入中断，如果数据已经发完了。这里就不处理了。进入状态过程。

（3）状态过程：主机发 OUT 包（通知设备要输出） 、主机发0字节状态数据包（表明自己收到设备描述符） 、设备发握手 ACK 包。

  接下来获取配置描述符、配置集合、字符串描述符、报告描述符的过程差不多，这里就不再叙述了。

二、USB 设备固件程序要做些什么？

1、USB 初始化

2、使能 USB 连接（在 D+或 D-线提供上拉） ，被主机检测。

3、接下来的工作

我觉得几乎都是在中断中完成的。接下来，我会根据书上的实例和网上的例程“JoyStickMouse”先了解 USB 的工作过程，ST 的“USB 库”的使用方法。然后将它移植到 stm32开发板上。

另一个说法

1、检测到 USB 设备后，对 USB 设备复位，使设备地址变为 0x0。发 80 06 01 00 00 40 00 命令，读取设备描述符命令，由于不知道设备描述符的长度，暂时要求返回数据长度为 0x40。

2、给这个新接上的设备分配地址。

3、设置地址成功后，对新地址发送获取设备描述符命令，此时已经知道了它的长度，直接按这个长度即可。

4、在得到设备描述符后，我们再发获取配置描述符命令。

5、从上一步，我们可以得到设备支持的接口数及端点数，此时再发一次得到配置描述符命令，把数据长度改大，数据长度我们可以从 wTotallLength 中读取，但我们一般在这里设为 0xFF。

6、如果有字符串描述符，在这里可以发命令读取。接下来再一次发命令完整读取设备描述符和配置描述符 

7、在这里发送设置配置命令，到此，我们已经完整地得到了设备的信息。枚举过程结束