usb总线的初始化分析

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1、USB总线的初始化分析文章编号:1001-9944(2007)03-0051-04USB总线的初始化分析李耀齐,蒋存波,吕鑫,刘艳军,陈占海(桂林_T-学院电子与计算机系,桂林541004)摘要:USB即通用串行总线.是一种支持在USB主机和USB设备之间进行串行数据传输的通信协议.通过USB设备接入检测,总线枚举步骤,设备类配置,描述符介绍,描述符程序实现等方面,介绍和分析USB总线的初始化过程.关键词:通用串行总线;初始化配置;枚举;描述符中图分类号:TP303文献标志码:BAnalysisofBusInitializationLIYao—qi,JIANGCun—bo,LVXin,LIU

2、Yan-jun,CHENZhan?hai(DepartmentofElectronicandComputerScience,GuilinUniversityofTechnology,Guilin541004,China)Abstract:USBstandsforuniversalserialbus.ItiSacommunicationprotocolwhichsupporttheserialdatatransmis-sionbetweenPCandUSBdevices.ThispaperdiscussestheinitializationofUSBasfollowstheaccesstest

3、ingofUSBdevices,stepsofbusenumeration,configurationofUSBdevices,introductionofdescriptorsandrealizationofde-scriptorsbyprogram.Keywords:universalserialbus(USB);initialization;enumeration;descriptor深人理解设备的初始化配置过程.对编写主机的协议栈和客户端驱动程序有着重要的意义.设备的配置过程是USB协议独有的,每一个设备在正常工作之前必须完成主机对它的配置.这正是USB总线区别于以往计算机接口的主要

4、特征.因而在硬件接口设计上,USB设备需要能让USB集线器识别其插拔动作.在软件上,每个连接在USB总线上的设备都有相关的设备描述符.以供USB主机能够识别USB设备的属性.1USB的初始化配置主机和其软件对新接人设备进行统一配置,其初始化配置主要分三步:第一步检测I/O设备的接人:第二步主机的协议软件对新接人的设备进行总线枚举(BusEnumeration);第三步对不同功能的设备进行相应的配置.1.1USB设备接入检测当USB设备连接到USB集线器端口时,对USB设备连接与否的检测是通过D+与D一的电平来实现的.也就是说.若USB总线上的D+和D一都收稿日期:2006—08—18:修订日

5、期:2007-03—21基金项目:广西区科技攻关项目(桂科攻0330005—12;桂科攻0235009—5)作者简介:李耀齐(1977一),男,硕士研究生,研究方向为检测与自动化装置;蒋存波(1962一),男,副教授,硕士生导师,主要研究方向为计算机应用,数控技术,制造业信息化技术.自动化与仪表2007(3)团为低电平,且D+与D一无电压差达2.5us以上,主机就确认无USB设备接入,反之则确认新设备己连接上.USB每个连接头内拥有4个针脚:两个用来传递差分数据的信号线(D+和D一),另两个则是供给USB设备电源的电源线(Vcc和GND).图1显示USB设备接入的结构细节.USB集线器端设备

6、端图1USB设备连接结构Fig.1ConnectionstructurediagramofUSBdevice如果没有插入I/0设备,USB集线器的端口处于未连接的状态.注意在图1中USB集线器里有两个偏置电阻器:当没有设备插入时,它们可以确保D+和D一为低电平,在设备上各有一个偏置电阻器接到D+或D一:当USB设备和电缆插入时,偏置电阻器使D+或D一升高,这个电压差的改变被USB集线器的端口识别,这样就会检测到新设备的插入.根据约定,如果设备的偏置电阻器是连接到D+的,这就是向集线器说明是全速的(12Mbit/s),如果设备的偏置电阻器连接到D一,则表示设备是低速的(1.5Mbit/s)t"

7、.当I/O设备现在处于连接状态,USB集线器则更新STATUSCHANGE寄存器,以便PC主机检测到设备的插拔.当PC主机软件有规则地轮询所有已接入的集线器,如果集线器用STATUSCHANGE数据回答,表示端口状态有了变化,则PC主机开始枚举过程.1.2USB总线枚举步骤总线枚举是初始化配置的最重要的一步.枚举是PC主机向下游的设备发出请求,并读取设备的配置信息,完成对设备类型识别和默认工作配置的过程.下面