网友USB枚举过程分析
USB设备检测的一般过程
USB设备检测也是通过/proc目录下的USB文件系统进行的。为了使一个USB设备能够正常工作，必须要现在系统中插入USB桥接器模块。在检测开始时，一般要先检测是否存在/proc/bus/usb目录，若不存在则尝试插入USB桥接模块。
现在一般的USB桥接器模块有两种类型，UHCI和OHCI。在决定插入那一个桥接器模块时，可以察看/proc/pci文件来决定。
打开此文件，您若发现 USB节为 I/O at 0xHHHH格式（例如出现 I/O at 0xe000[0xe01f]），HHHH为16进制数，则桥接器类型为UHCI。
若是它为32 bit memory at 0xHH000000形式（例如出现32 bit memory at0xee000000），HH为16进制数，则桥接器类型为OHCI。
但是若您的桥接器类型不满足上述任何一种情况，唯一的解决办法就是您尝试插入这两种模块，直到成功为止。一般而言，UHCI类型的桥接器它的插入模块是uhci或usb-uhci（由内核版本决定）；而对于OHCI类型的桥接器它的插入模块是ohci或usb-ohci。
您在正确的插入了桥接器模块之后，这时/proc文件系统下就会出现USB设备目录，不过这时这个目录是空的，没有任何文件。这时您就必须挂接usbdevfs文件系统，然后通过此文件系统检测连接的设备。
在成功挂接usb文件系统之后，就会生成文件/proc/bus/usb/devices，/proc/bus/usb/drivers和目录/proc/bus/usb/busNo。
挂接usbdevfs文件
您可以通过如下操作实现：
mount -t usbdevfs none /proc/bus/usb
或在/etc/fstab上加入
none /proc/bus/usb usbdevfs defaults 0 0
然后通过/proc/bus/usb/devices文件的内容，您就可以获得连接的设备信息，包括设备标识和制造商标是等信息。
usb设备类型描述：
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
设备规范 设备类码 接口类码
应用程序特定 - 0xFE
声音接口 0x00 0x01
通信设备 0x02 -
CDC控制接口 - 0x02
CDC数据接口 - 0x0A
HID 0x00 0x03
HUB 0x09 0x09
批量存储设备 0x00 0x08
监视器 same asHID same as HID
电源设备 same asHID same as HID
物理设备 - 0x05
打印机 - 0x07
供应商特定 - 0xFF
5.2 usb文件系统简介
T = 总线拓扑结构(Lev, Prnt, Port, Cnt, 等)，是指USB设备和主机之间的连接方式
B = 带宽 (仅用于USB主控制器)
D = 设备描述信息
P = 产品标识信息
S = 串描述符
C = 配置描述信息 (* 表示活动配置)
I = 接口描述信息
E = 终端点描述信息
一般格式：
d = 十进制数
x = 十六进制数
s = 字符串
拓扑信息
T: Bus=dd Lev=dd Prnt=ddPort=dd Cnt=dd Dev#=ddd Spd=ddd MxCh=dd
| | | | | | | | |__最大子设备
| | | | | | | |__设备速度（Mbps）
| | | | | | |__设备编号
| | | | | |__这层的设备数
| | | | |__此设备的父连接器/端口
| | | |__父设备号
| | |__此总线在拓扑结构中的层次
| |__总线编号
|__拓扑信息标志
带宽信息
B: Alloc=ddd/ddd us (xx%),#Int=ddd, #Iso=ddd
| | | |__同步请求编号
| | |__中断请求号
| |__分配给此总线的总带宽
|__带宽信息标志
设备描述信息和产品标识信息
D: Ver=x.xx Cls=xx(s) Sub=xxProt=xx MxPS=dd #Cfgs=dd
P: Vendor=xxxx ProdID=xxxxRev=xx.xx
D: Ver=x.xx Cls=xx(sssss)Sub=xx Prot=xx MxPS=dd #Cfgs=dd
| | | | | | |__配置编号
| | | | | |______缺省终端点的最大包尺寸
| | | | |
| | | | |__设备协议
| | | |__设备子类型
| | |__设备类型
| |__设备USB版本
|__设备信息标志编号#1
P: Vendor=xxxx ProdID=xxxxRev=xx.xx
| | | |__产品修订号
| | |__产品标识编码
| |__制造商标识编码
|__设备信息标志编号#2
串描述信息
S: Manufacturer=ssss
| |__设备上读出的制造商信息
|__串描述信息
S: Product=ssss
| |__设备上读出的产品描述信息，对于USB主控制器此字段为"USB *HCI Root Hub"
|__串描述信息
S: SerialNumber=ssss
| |__设备上读出的序列号，对于USB主控制器它是一个生成的字符串，表示设备标识
|__串描述信息
配置描述信息
C: #Ifs=dd Cfg#=dd Atr=xxMPwr=dddmA
| | | | |__最大电流（mA）
| | | |__属性
| | |__配置编号
| |__接口数
|__配置信息标志
接口描述信息(可为多个)
I: If#=dd Alt=dd #EPs=ddCls=xx(sssss) Sub=xx Prot=xx Driver=ssss
| | | | | | | |__驱动名
| | | | | | |__接口协议
| | | | | |__接口子类
| | | | |__接口类
| | | |__中断点数
| | |__可变设置编号
| |__接口编号
|__接口信息标志
终端点描述信息
E: Ad=xx(s) Atr=xx(ssss)MxPS=dddd Ivl=dddms
E: Ad=xx(s) Atr=xx(ssss)MxPS=dddd Ivl=dddms
| | | | |__间隔
| | | |__终端点最大包尺寸
| | |__属性(终端点类型)
| |__终端点地址(I=In,O=Out)
|__终端点信息标志
举个例子，这是在连接了一个USB键盘时的配置情况。
T: Bus=01 Lev=00 Prnt=00 Port=00 Cnt=00 Dev#= 1 Spd=12 MxCh=2
B: Alloc= 41/900 us ( 5%), #Int= 3, #Iso= 0
D: Ver= 1.00 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00 MxPS= 8 #Cfgs= 1
P: Vendor=0000 ProdID=0000 Rev= 0.00
S: Product=USB UHCI Root Hub
S: SerialNumber=e000
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=40 MxPwr= 0mA
I: If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00Driver=hub
E: Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS= 8 Ivl=255ms
T: Bus=01 Lev=01 Prnt=01 Port=00 Cnt=01 Dev#= 2 Spd=12 MxCh=3
D: Ver= 1.10 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00 MxPS= 8 #Cfgs= 1
P: Vendor=07e4 ProdID=a961 Rev= 0.01
S: Manufacturer=ALCOR
S: Product=Movado USB Keyboard
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=e0 MxPwr=100mA
I: If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00Driver=hub
E: Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS= 1 Ivl=255ms
T: Bus=01 Lev=02 Prnt=02 Port=00 Cnt=01 Dev#= 3 Spd=12 MxCh=0
D: Ver= 1.10 Cls=00(>ifc ) Sub=00 Prot=00 MxPS= 8#Cfgs= 1
P: Vendor=07e4 ProdID=a961 Rev= 0.01
S: Manufacturer=ALCOR
S: Product=Movado USB Keyboard
C:* #Ifs= 2 Cfg#= 1 Atr=e0 MxPwr= 0mA
I: If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=03(HID ) Sub=01 Prot=01Driver=hid
E: Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS= 8 Ivl= 10ms
I: If#= 1 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=03(HID ) Sub=00 Prot=00Driver=hid
E: Ad=82(I) Atr=03(Int.) MxPS= 4 Ivl=255ms
它的物理拓扑可用下图来表示：
对于Linux下的usb设备而言，T:（总线拓扑）行用于生成连接在hub上的设备的描述信息，I:（接口信息）行可用于决定每个设备所用的驱动程序，C:（配置信息）可用于列出设备使用最大电流。
USB的枚举过程
所谓USB设备与主机是通过检测Vcc上拉电阻的变化来确定是否有设备连接的。在D12内部集成了1.5kΩ的上拉电阻，默认状态下不与Vcc相连，程序运行时可以向D12发送连接命令使1.5kΩ电阻连接到Vcc，这样主机便检测到有设备连接。
它的枚举过程分析如下。
设备连接到总线后，设备从总线获得5V电源，程序首先初始化，端口，然后向D12发出USB连接命令。
主机检测到设备连接。
主机向设备发出第一个信号：总线复位。总线复位产生一个中断，并且D12器件在默认地址0处使能，以便在接下来的枚举过程中使用地址0传输命令和数据，同时中断寄存器的总线复位位被置为1。在程序中的表现是，D12向主循环请求中断，进入中断处理程序USB_int_handler()，读取中断寄存器，确定中断的类型，进行相应的处理。
主机使用默认地址0读取设备描述符。
具体过程是：主机向D12发送第一个Setup包，每个Setup包都是8个字节，第一个包Get Descriptor的内容为：8006 00 01 00 00 40 00，数据为16进制表示。其中的40表示返回的数据最大长度为40H字节。此Setup包存储在D12的端点0缓冲区中，并产生一个外部中断。（这时在D12的中断寄存器中保存了中断的类型：端点0的OUT中断，即中断寄存器字节1的值应为0x01）进入中断服务程序后，由于D12端点0的缓冲区只有16个字节，所以单片机就先发送16个字节的设备描述符。
当主机接收到这16个字节的字符后，就认为真正有设备连接了。
地址分配。
主机向D12发送第二个Setup包，这是一个含有指定地址的数据包，其内容一般为：00 05 02 00 00 00 00 00，其中的02就表示主机为设备分配的地址为0x02，在以后的通信里设备就只对0x02地址的信息作出应答。D12收到这个Setup包后同样产生一个中断（端点0的OUT中断），需要注意的是单片机处理这个中断时需要向主机返回一个长度为0的空数据包。
主机从新的地址获取设备描述符。
主机收到设备发来的空的应答数据包后，确认地址分配成功。然后主机向D12发送第三个Setup包，再次要求获取设备描述符。这个Setup包的内容一般是：8006 00 01 00 00 12 00。与上次不同的是，这次要求实际的描述符长度，其中的12（十六进制数）表示要求得到全部18字节的设备描述符。因为每次只能发送16字节，因此程序中要分两次完成此要求。第一次16字节，第二次2字节。
主机读取配置描述符。
成功得到18字节的设备描述符后，主机向D12发送第四个Setup包，要求得到设备的配置描述符。这个Setup包的数据为：8006 00 02 00 00 09 00 。其中的09指定设备返回9字节数据，这正是配置描述符的长度。
读取描述符集合。
成功得到9字节的配置描述符后，主机向D12发送第五个Setup包，要求得到设备的配置描述符、接口描述符、端点描述符的集合。这次Setup包的内容是：8006 00 02 00 00 FF 00 。由于不知道描述符集合的真实长度，因此它要求得到256字节。
到这一步，主机现在应该已经发现新硬件并为新设备安装好驱动程序。对于以上过程，主机是在总线驱动层处理，下面的一步，也是典型枚举过程的最后一步，就需要设备驱动程序来做了。
数值配置。
主机得到各种描述符之后，认为设备的信息已经齐全，便对设备进行配置，使设备从地址状态进入配置状态。
主机向D12发送第六个Setup包，其数据为：00 09 01 00 00 00 00 00 。程序中需要调用SetConfiguration（）函数处理此事件，允许所有端点进入工作状态。
至此，USB枚举过程结束，设备可以正常使用了。在这个过程中D12指示灯根据通信的状况间歇闪烁。
USB 最主要的的是要理解 USB主机发送命令给设备，设备要对主机的命令进行响应， USB通讯的基本单位为“包” 理解好“包”这个概念是学习USB的关键所在。
包有如下分类：
分别是令牌包、数据包、握手包和特殊包（其实是由PID决定的）
令牌包：可分为输入包、输出包、设置包和帧起始包（注意这里的输入包是用于设置输入命令的，输出包是用来设置输出命令的，而不是放据数的）其中输入包、输出包和设置包的格式都是一样的：SYNC+PID+ADDR+ENDP+CRC5（五位的校验码）
帧起始包：SYNC+PID+11位FRAM+CRC5（五位的校验码）
数据包：分为DATA0包和DATA1包，当USB发送数据的时候，当一次发送的数据长度大于相应端点的容量时，就需要把数据包分为好几个包，分批发送，DATA0包和DATA1包交替发送，即如果第一个数据包是DATA0，那第二个数据包就是DATA1。但也有例外情况，在同步传输中（四类传输类型中之一），所有的数据包都是为DATA0，格式如下：
SYNC+PID+0~1023字节+CRC16
握手包：结构最为简单的包，格式如下
SYNC+PID
下面举几个例子来说明USB的通讯过程：
1：主机想要向设备传送一串数据。 过程如下：
（1） 主机向从机发送“令牌包”，令牌包的类型为输出包，表示主机要向从机发送数据了。
（2） 主机向从机发送完令牌以后，USB处理器件根据发送的令牌，会将中断状态寄存器标志置位，从机CPU通过查询USB处理器件的中断状态寄存器，对主机的令牌包进行响应
（3） 从机判别出中断类型，于是，准备从主机接收数据。
（4） 从机准备好了，于是主机开始发送“数据包”这时，USB处理器件会自动将从主发送过来的数据放如它的内部缓冲区内，接收完这个数据包后，从机向主机发送“应答包”
这就是一个完整的通讯过程。
由以上可以看出，USB若是想要传送数据，那么主机必须先发一个 IN或OUT的令牌包，然后发送DATA0，或DATA1数据包。
简单的用现实生活中的事件进行描述： 老板想让员工去做一件事情，老板先会发出命令，告诉要做什么事情，员工准备好以后呢，老板再把做这件事情的经费发放给员工，当员工把发放的经费清点以后，发现数目正确，他会给老板一个回应信息，告诉老板，钱已经收到了，而且数目正确。
老板想让员工做的事： 对应USB通讯里的令牌包。
老板想要发放的经费： 对应USB通讯里的数据包。
员工给老板的回应： 对应USB通讯里的握手包。
这里尤其需要注意一个问题就是：
USB主机向设备发送令牌包的时候，接收令牌是有USB器件来完成的，而不是有从机CPU来完成的，如主机发送一个如下的令牌：
SYNC+PID+ADDR+ENDP+CRC5
USB器件回根据PID的类型来判断是哪种类型的令牌根据ADDR的值来判断是否是和自己通讯，根据ENDP的值来判断是和哪个端点进行通讯，根据校验来判断，数据传送是否无误。根据以上的令牌包信息，USB器件会将其内部的中断状态寄存器相应的位置位，从机CPU可以查询这个中断状态寄存器来进行相应的操作。
lsusb输出内容详细解读
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Bus 005 Device 001: ID 0000:0000
Bus 001 Device 001: ID 0000:0000
Bus 004 Device 001: ID 0000:0000
Bus 003 Device 001: ID 0000:0000
Bus 002 Device 006: ID 15d9:0a37
Bus 002 Device 001: ID 0000:0000
内容解读:
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Bus 005
Device 006
表示系统给usb鼠标分配的设备号(devnum)，同时也可以看到该鼠标是插入到了第二个usb主控制器
006 usb_device.devnum
/sys/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-2/devnum
ID 15d9:0a37
表示usb设备的ID(这个ID由芯片制造商设置，可以唯一表示该设备)
15d9 usb_device_descriptor.idVendor
0a37 usb_device_descriptor.idProduct
/sys/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-2/idVendor
Bus 002 Device 006: ID 15d9:0a37
Bus 002 Device 001: ID 0000:0000
表示002号usb主控制器上接入了两个设备:
一个是usb根Hub-- 001
一个是usb鼠标 -- 006