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端点状态USB设备与主机的通信可以通过对USB端点状态的控制来完成。USB设备端点可以定义3个不同状态：空闲(Idle)状态、停止(Halt)状态和读写(WR)状态。USB硬件抽象层提供USB_ConfigureEndpoint、USB_Write、USB_Read、USB_EndOfTransfer、USB_Stall、USB_HaIt和USB_ClearHalt七个功能函数对设备的状态进行管理，端点的状态转换过程如图4所示。1、USB_ConfiguIreEndpoint负责配置端点的最大包长度和传输方向，并将端点状态设置为空闲状态。2、端点进入空闲状态，如果上层调用USB_Write进行数据发送，将发送缓冲区指向要发送的数据，设置端点状态为写状态，等待USB主机接收数据(真正的数据传输在中断服务程序中进行)。写完成后，端点回到空闲状态。3、数据接收与发送类似。4、如果设备出现某种错误，主机会向设备发送Set_Feature命令，设备接收到Set_Feature命令，执行USB_Halt进入停止状态。5、端点处于停止状态时，如果接收到Clear_Feature，则执行USBClearHalt清除Halt标志，进入Idle状态。6、如果USB设备由于某种原因无法对当前命令进行处理(如不能识别命令，或者没有准备好进行数据传输)，则执行USB_Stall通知主机发生错误，但端点的状态不变。USB设备状态1、连接状态(Attached)USB设备已经连接注主机或集线器的下行端口上，但USB总线的还没有提供，这时其处于连接状态。2、上电状态(Powered)当USB设备已连接至某集线器的下行端口，且已得到USB总线电源，但它还没有被复位时，其将处于上电状态，这时还不能对任何USB事物处理做出响应。尽管自供电设备至连接至某集线器的下行端口前就可能已经上电了，但这时对USB来说，其仍处于连接状态，且只有至该集线器的电源建立时间过后（不管USB设备是否使用这个，其建立时间总是有的），USB才会认为其处于上电状态。3、缺省状态(Default)USB设备会响应集线器下行端口发出的复位信号，并进行复位操作。在复位结束后，USB设备将进入缺省状态，这时其可从USB总线上获取小于100mA的电流，并可使用缺省设备地址来对某些USB事物处理做出响应。在USB设备复位操作完毕后，它将采用正确的传输速率（低速/全速）和主机进行通信。低速/全速传输速率的检测是通过USB设备连接在D-/D+线上的上拉电阻实现的。4、地址状态(Address)在USB设备复位结束后，主机会为其分配一个唯一的设备地址，当它还没有被配置时，其将处于地址状态。在这之后，USB设备将不再使用缺省设备地址，而是使用这个新的地址来响应主机发出的事务处理。即使当USB设备处于挂起状态，它仍会保持该唯一的设备地址不变。5、配置状态(Configured)USB设备在使用前必须被配置，即正确处理主机发出的SetConfiguration(x)请求（x代表非0的配置）。在配置操作完成后，USB设备将处于配置状态，这时客户软件可以和其功能单元进行数据传输，并为主机提供额外的功能。配置操作将使USB设备中与该配置有关的所有寄存器都返回至缺省状态，如块端点的数据触发位被置为0值。6、挂起状态(Suspended)为节省USB系统的功率消耗，当USB设备值3ms内没有检测到总线活动时，它将自动进入挂起状态，这时其仍会保持原有的设备地址和配置值。USB设备在连接后的任何时刻、任何状态都可能被挂起。为使USB脱离挂起状态，必须对其进行恢复。USB总线上的任何非空闲信号都将使挂起的USB设备得到恢复。另外，具有远程唤醒功能的USB设备，自己也可以启动系统的恢复操作，但当USB设备复位时，其远程唤醒功能必须被禁止。标准USB描述符的类型1、设备描述符（Device Descriptor）typedef code struct BYTE bLength; BYTE bDescriptorType; WORD bcdUSB; BYTE bDeviceClass; BYTE bDeviceSubClass; BYTE bDeviceProtocol; BYTE bMaxPacketSize0; WORD idVendor; WORD idProduct; WORD bcdDevice; BYTE iManufacturer; BYTE iProduct; BYTE iSerialNumber; BYTE bNumConfigurations; device_descriptor; 2、设备限定描述符（Device_Qualifier Descriptor）3、配置描述符（Configuration Descriptor）typedef code struct BYTE bLength; BYTE bDescriptorType; WORD wTotalLength; BYTE bNumInterfaces; BYTE bConfigurationValue; BYTE iConfiguration; BYTE bmAttributes; BYTE bMaxPower; configuration_descriptor; 4、其它速率配置描述符（Other_Speed_Configuration Descriptor）5、接口描述符（Interface Descriptor）typedef code struct BYTE bLength; BYTE bDescriptorType; BYTE bInterfaceNumber; BYTE bAlternateSetting; BYTE bNumEndpoints; BYTE bInterfaceClass; BYTE bInterfaceSubClass; BYTE bInterfaceProtocol; BYTE iInterface; interface_descriptor; 6、端点描述符（Endpoint Descriptor）typedef code struct BYTE bLength; BYTE bDescriptorType; BYTE bEndpointAddress; BYTE bmAttributes; WORD wMaxPacketSize; BYTE bInterval; endpoint_descriptor; 7、字符串描述符（String Descriptor）typedef code structBYTE bLength;BYTE bDescriptorType;BYTE SomeDesriptor36; string 这些描述符之间具有一定的关系，设备描述符上最高级的描述符，而端点描述符上最低级的描述符。每一个设备只有一个设备描述符，但设备描述符可以包含多个配置描述符：而一个配置描述符又可包含多个接口描述符；一个接口使用了几个端点，就有几个端点描述符。字符串描述符上可选的。每一个描述符都是一系列的字符所组成的，每个字段都是一连串的二进制数。其中设备描述符的bNumConfigurations字段可设定配置描述符的个数；配置描述符的bNumInterface字段用于设定接口描述符的个数：而接口描述符的bNumEndpoints则表示了该接口所用到的端点数量，也就是端点描述符的数量。标准的USB设备请求命令这些命令是由主机发出来的，然后USB设备根据具体指令进行回复，建立连接。1、获取状态请求 GET_STARUS2、清除特性请求 CLEAR_FEATURE3、设备特性请求 SET_FEATURE4、设置地址请求 SET_ADDRESS5、获取描述符请求 GET_DESCRIPTOR6、设置描述符请求 SET_DESCRIPTOR7、获取配置请求 GET_CONFIGURATION8、设置配置请求 SET_CONFIGURATION 9、获取接口请求 GET_INTERFACE10、同步帧请求 SYNCH_FRAME设备请求的统一格式：typedef struct BYTE bmRequestType; / Request recipient, type, and direction BYTE bRequest; / Specific standard request number WORD wValue; / varies according to request WORD wIndex; / varies according to request WORD wLength; / Number of bytes to transfer setup_buffer; USB设备的连接1、把USB设备连接至某集线器的下行端口后，集线器马上为该端口提供电源，其建立时间为。如果所连接的USB端口不需要建立时间或其已经能够提供电源，则值为0。在过后，USB设备将进入上电状态。2、集线器监视其D-/D+线上的电压，当达到时，它将认为下行端口上有USB设备连接。对于总线供电的USB设备，这段时间必须小于100ms。3、集线器使用其中断IN管道向主机报告其下行端口上有USB设备的连接。主机在接收到该通知后，会向集线器发出GetPortStatus请求以了解更多的信息，该请求是集线器设备类请求。4、为确保本次连接的机械特性和电气特性都趋于稳定，主机会至少等待100ms 。这样USB设备在接收到任何请求前，其电源已经稳定工作来最少100ms 。如果在这段时间内，该设备检测不到USB总线活动，它将进入挂起状态，其最小时间为3ms ，最长时间为10ms 。5、主机向该设备发出SetPortStatus请求（集线器设备类请求），以复位这个USB设备。其复位时间至少为10ms ，但不会超过20ms 。在这期间，集线器会确定USB设备的传输速率：低速或全速，并向主机报告。低速/全速传输速率的检测是通过USB设备连接在D-/D+线上的上拉电阻来实现的。6、为确保USB设备复位操作的完成，主机应提供至少10ms的复位恢复时间。一旦该恢复时间结束，USB设备会马上进入缺省状态，这时其可从USB总线上获取小于100mA的电流，并可使用缺省设备地址对管道0的控制事务做出响应。7、主机向USB设备发出GetDescriptor(Device)请求【GetDescriptor请求用于主机读取指定的描述符，GetDescriptor请求仅支持三种类型的描述符：设备（包含设备限定）描述符、配置（包含其它速率配置）描述符和字符串描述符。】，以取得其缺省控制管道所支持的最大数据包长度。该长度包含在设备描述符的bMaxPacketSize0字段中，其地址偏移量为7，所以这时主机只需读取该描述符的前8个字节（一共有18个字节）。注意，主机一次只能列举一个USB设备，所以在同一时刻只能有一个USB设备使用缺省地址0。8、主机向USB设备发出SetAddress请求，为其分配一个唯一的设备地址。USB设备必须在50ms内完成对该请求的处理，并结束其控制传输的状态阶段。之后再经过2ms的恢复时间，USB设备将进入地址状态，这时它不再使用缺省设备地址，而将使用这个新地址和主机进行通信，且该地址只有在USB设备断开或系统断电时才会丢失。9、主机使用新地址向USB设备发出GetDescriptor(Device)请求（步骤7没有全部读出），并读取其设备描述符的全部字段，以了解该设备的总体信息，如供应商ID、产品ID等。10、主机向USB设备循环发出GetDescriptor(Configuration)请求，以读取其全部配置信息（其个数由设备描述符的bNumConfigurations字段指出），该过程需要花费几毫秒。在读取某一配置信息时，主机首先请求其配置描述符（9字节），并得出该配置信息的总长度（包含在配置描述符的wTotalLength字段中）；然后主机再次发出该GetDescriptor(Configuration)【接口描述符、端点描述符、设备类定义描述符和供应商自定义描述符都将作为配置信息，由GetDescriptor（Configuration）请求随配置描述符一起返回，且返回顺序一般为配置描述符、第1接口的接口描述符和端点描述符、第2接口的描述符和端点描述符、设备类定义描述符、供应商自定义描述符】请求，并得到完整的配置信息，包括配置描述符、接口描述符、端点描述符以及各种设备类定义描述符和供应商自定义描述符。11、主机根据USB设备的配置信息，如供应商ID、产品ID等，为其选择一个合适的USB设备驱动程序，它通常需要由开发人员自己编写，有时也可使用设备类或供应商提供的通用驱动程序。12、在加载来USB设备驱动程序后，主机将发出SetConfiguration(x)请求为该设备选择一个合适的配置（x代表非0的配置值）。在配置过程中，主机将为USB设备选择一个配置值、一个接口号和一个可替换设置值，并确定相应端点的特性，如所支持的传输类型、最大数据包长度等。USB系统软件会判断当前USB是否有足够的帧/小帧时间来满足该配置的总线带宽需求，如果能够满足，则USB设备就可以使用该配置值；如果不能满足，则USB设备将不能使用该配置值，这时主机应尝试使用企图配置值，如果全部不能配置成功，那么该USB设备将暂时不能被配置。如果配置操作成功，USB设备将进入配置状态，这时它可从USB总线上获取器配置描述符（bMaxPower字段）中所指出的最大总线电流，并可以和客户软件进行数据传输，为主机提供额外的功能。配置操作将使USB设备中与该配置有关的所有寄存器都返回至缺省状态，如块端点的数据触发位被置为0值。IN 事务处理IN 事务处理用于完成USB设备到主机的数据传输。如果传输成功，它将包括令牌、数据和握手3个阶段，其过程如下：（1） 令牌阶段：主机准备好接收数据，并向指定的USB设备发出IN令牌包。（2） 数据阶段：USB设备接收到该令牌包后，向主机发送含有专用数据的数据包。（3） 握手阶段：主机接收到这些数据后，向USB设备返回ACK握手包。在IN事务处理中，USB设备并不是每次都能成功地响应主机发出的IN令牌包。如果USB设备在接收到IN令牌包后发现其已经损坏，则不会作任何应答。如果USB设备暂时不能向主机发送数据，则会返回NAK握手包。如果USB设备的这个IN端点已经被停止来，则会向主机返回STALL握手包。如果上述错误情况都未发生，则USB设备将向主机发出数据包。OUT事务处理OUT事务处理用于完成主机到USB设备的数据传输。如果传输成功，它将包括令牌、数据和握手3个阶段，其实现过程如下：（1） 令牌阶段：主机向指定的USB设备发出OUT令牌包。（2） 数据阶段：主机发送含有专用数据的数据包。（3） 握手阶段：USB设备接收到该令牌包和数据包后，向主机返回ACK握手包。在OUT事务处理中，USB设备并不是每次都能成功地响应主机发出的OUT令牌包和数据包。如果USB设备在接收到OUT令牌包和数据包后发现其已经损坏，则不会作任何应答。如果USB设备暂时不能接收主机发来的数据，则它会返回NAK握手包。如果USB设备的这个OUT端点已经被停止，则它会向主机返回STALL握手包。如果USB设备和该数据包的数据触发位不匹配，则USB设备会丢弃数据，并返回ACK握手包。如果上述错误情况都未发生，则USB设备将接收数，并返回ACK握手包。USB存储空间分配通用串行总线控制器（USB0）符合USB2.0规范，可以全速或低速工作，集成了收发器和1K 的FIFO 存储器。共有8个端点管道。控制端点（端点0）总是作为双向IN/OUT端点。其它端点被作为3对IN/OUT端点管道。1024字节的片内XRAM被用作USB0的FIFO空间。FIFO空间在端点0 3之间的分配如图所示。分配给端点1 3的FIFO空间可以被配置为输入（IN）、输出（OUT）或两者兼有（分割方式：高字节给输入，低字节给输出）。USB设备收到IN指令（请求USB设备发送数据给主机）时，先将主机要的数据写到In_Packet 中，再将In_Packet中的数据传给设定好的输入端点FIFO中，然后将 EINCSR的“INPRDY”位置“1”，表示准备好发送数据包，最后发送给主机。USB设备收到OUT指令（请求USB设备接收主机发送的数据）时，EOUTCSR指令的“OPRDY”位置“1”，表示准备好接收数据包，主机会将数据包发送到设定好的输出端点FIFO中，最后再将FIFO中的数据传到Out_Packet 中。In_Packet 是专门用来存储要上传的数据包的一个数组，而Out_Packet 是专门用来存储从主机发送过来的数据包的数组。这些数据包通过相关的一些指令就可以执行某些动作了。这两个数组名并不是专有的，但为了便于辨认，一般都是这样命名。USB中的那些IN或OUT指令都是以主机为参考基准的，IN代表有数据进入主机，OUT代表主机输出数据。C8051F320的内部振荡器的基频为12 MHz 。FADDR寄存器中保存有当前的USB0功能地址。USB0接收到的SET_ADDRESS命令中有7位功能地址，软件应在接收到该命令时将主机分配的7位功能地址写入FADDR寄存器。只有在当前传输结束后（一般是在SET_ADDRESS命令传输的状态段），写入FADDR的新地址才生效（生效之前USB0不响应新地址）。当软件向FADDR寄存器写入新地址时，UPDATE位（FADDR.7）被硬件置1。当新地址生效后，硬件将UPDATE位清0。USB通信需要由端点（endpoint）和管道（pipe）来完成,端点相当于传输的地址，管道相当于传输的路径。具体定义见USB2.0协议。USB设备一旦连接到主机，首先就要与主机进行通信，把设备信息传给Host，同时Host根据USB设备特性进行适当配置之后才可以正常使用，而这些工作都是由端点0（USB设备唯一的一个双向端点）通过默认信息通道（有格式的信息通道）完成的，这个过程主要是通过控制传输的11种标准请求进行。/*USB设备请求数据结构*/typedef struct _USB_device_request USB_U8 bmRequestType; /请求类型 USB_U8 bRequest; /USB具体请求 USB_U16 wValue; /USB数据，根据不同的请求含义改变 USB_U16 wIndex; /USB请求索引，根据不同的请求含义改变 USB_U16 wLength; /数据字节数USB_DEVICE_REQUEST;/ Definitions of the bit fields in the bmRequestType field of a setup packet./ 定义设置包中USB请求类型(bmRequestType)中各位字段./ RT=RequestType/#define USB_RT_DEVICE_TO_HOST 0x80 /D7:传输方向(设备到主机)#define USB_RT_TYPE_MASK 0x60 /D6.D5:保留#define USB_RT_TYPE_STANDARD 0x00 /D6.D5:标准#define USB_RT_TYPE_CLASS 0x20 /D6.D5:类#define USB_