本篇筆記將詳述 CDC設備枚舉過程,讓大家對整體的枚舉過程有個概念。
為了更好到理解并分析接下來的通信流程,魚鷹首先介紹標準請求和描述符。
上篇筆記了解了標準請求和描述符是怎么回事,但還不夠,還需要更細節(jié)的東西。
首先從標準請求的8字說起:
第一字節(jié):位圖請求信息。 D7 代表了接下來傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是從主機到從機,還是從機到主機的。我們知道枚舉過程使用控制傳輸,有三個階段,如果有數(shù)據(jù)階段,那么這個階段的DATA數(shù)據(jù)是由主機發(fā)出還是由從機發(fā)出,就看這個位的值了。 當然了,因為每一次事務都有令牌包存在,所以IN令牌后的數(shù)據(jù)一定是由從機發(fā)出的,但是標準請求的這個位可以讓從機做好發(fā)送數(shù)據(jù)或者接收數(shù)據(jù)的準備。
D6~D5:代表了請求類型。 請求類型代表本次請求屬于什么類型的請求。目前有三類,標準、類、廠商。標準請求主要有:
除了標準請求,還有類請求,比如 CDC 類,用到了三種類請求: SET_LINE_CODING(0x20) 設置串口波特率、起始位、停止位、流控等信息 GET_LINE_CODING(0x21) 獲取串口波特率、起始位、停止位、流控等信息 SET_CONTROL_LINE_STATE(0x22)用于設置串口的狀態(tài) 廠商請求一般不會用于標準設備,CDC 類就沒有用到(如果需要的話,應該也是能發(fā)出的)。 D4~D0:代表了請求類型。 因為請求的內容可能是面向設備,也可能面向接口、端點,所以這個域確定了本次請求面向的對象,這樣設備可以根據(jù)請求的對象作相應的措施。 第二字節(jié):bRequest:請求代碼,即上面的幾種請求代碼,每個請求都會有請求代碼,代表了具體請求。 第三四字節(jié):wValue:這個雙字節(jié)主要根據(jù)bReuest來確定含義,比如如果是獲取描述符(GET_DESCRIPTOR),而描述符有很多種,比如設備描述符、字符串描述符、配置描述符,那么到底主機要獲取什么描述符?就看這個雙字的高字節(jié)了。如果高字節(jié)為 1,代表獲取設備描述符,高字節(jié)為 2,代表獲取配置描述符。 總之這個值的具體含義需要根據(jù)請求代碼來確定,而每一種請求代碼都會明確規(guī)定wValue具體含義。 第五六字節(jié):wIndex:這個值和上面一樣,也是需要請求代碼來確定含義的。比如在獲取產(chǎn)品序列號字符串時,這個值代表了語言 ID,告訴從機需要返回什么哪種字符串,當值為0x0409時代表英語。 第七八字節(jié):wLenth:這個值代表接下來主機會發(fā)送或者需要接收字節(jié)長度。 一般來說,主機會根據(jù)需要在接下來的數(shù)據(jù)階段獲取或發(fā)送指定長度數(shù)據(jù),主機發(fā)送的數(shù)據(jù)因為是由主機控制的,所以可以很容易確定這個值,但是因為主機并不清楚從機到底有多少數(shù)據(jù)會返回,所以這個值可能會比實際的更大。 比如第一次獲取設備描述符時,因為主機不清楚這個描述符多長,一般會比實際的描述符長度更大,所以如果從機沒有足夠的數(shù)據(jù)返回,那么只要返回從機能返回的最大數(shù)據(jù)即可; 但是如果主機請求返回的數(shù)據(jù)比從機實際的數(shù)據(jù)短,那么從機就按照主機的要求來就行,不必把自己所有的數(shù)據(jù)返回。 以上就是標準請求的內容。設備返回的描述符通用格式比較簡單: 第一字節(jié):描述符總長度(包括本字節(jié)) 第二字節(jié):描述符類型(對應標準請求wValue的高字節(jié)) 其余字節(jié)就代表了這個描述符的具體內容了,每種描述的具體內格式都不相同,需要根據(jù)實際的描述符確定,比如:
bcdUSB 代表 USB 版本號,比如 0x0110,代表 USB 1.1 版本(bcd編碼,即寫成十六進制時的版本號),這樣主機就知道這個設備只支持全速 12 Mbit/s 那么關于關于高速的請求qualifier(wValue 高字節(jié)為6)就不用發(fā)送到該設備了,因為發(fā)送給設備也肯定會被回復 STALL,那么主機就沒必要浪費這個帶寬了。 但是如果你這里寫成 0x0200,那么這個設備可能是全速的,也可能是高速的,那么主機就會發(fā)送請求來詢問是否支持高速,如果設備不支持,回復的描述符設置為0即可。 接下來的三個字節(jié)根據(jù)設備屬于什么類別來確定,比如 CDC 類,這三個值分別為 0x02 ,0x00,0x00。 bMaxPacketSize0 確定了端點0的數(shù)據(jù)包大小,主機可以據(jù)此知道設備的傳輸能力,進而控制傳輸數(shù)據(jù)包的大小,不然主機一次發(fā)送的數(shù)據(jù)包太大,那么從機可能無法正確接收。 idVendor 由 USB-IF 分配,這個值確定了這個設備屬于哪個廠家的產(chǎn)品。比如 0xC251,代表了KEIL,只要主機看到了這個代號,就知道這個設備由哪個廠家生產(chǎn)的了,因為這個在USB-IF中掛了號,大家都可以從網(wǎng)上查到。 和必須購買的 idVendor 不同卻類似的是,iProduct 是由廠家自己定義的,可以根據(jù)這個來確定這個設備屬于哪個產(chǎn)品。 這個USB設備更新到哪一個版本了?通過bcdDevice 即可確定,也是bcd 編碼。 iManufacture 代表廠商的字符串序號,一般都是 1,這樣當主機需要獲取廠商的字符串,只要在wValue 的低字節(jié)為設置為 1,那么從機就知道該發(fā)送什么字符串給主機了。 iProject 代表產(chǎn)品字符串序號,一般為2。 iSerialNumber 代表產(chǎn)品序列字符串序號,一般為3。 為什么從 1 開始編號,而不是從 0 開始呢,這是因為如果設備沒有這個字符串的話,可以設置該值為 0,這樣主機就知道沒有這個字符串,也就不會主動獲取這個字符串。 當然了,即使你告訴了主機有這個字符串存在,主機也是按照需求來獲取的,不一定會把所有的字符串描述符都獲取回來。 iNumConfigurations 代表了設備有多少種配置,前面說過,設備可能會在不同時刻的功能表現(xiàn)不一樣,那么可以通過該值確定這個設備有多少種配置,一般而言這個值是1,即只有一種配置。畢竟復合設備可以同時滿足多功能的要求,沒必要使用多種配置來達到多種功能的要求。 以上就是設備描述符的具體含義,其他描述符比如配置描述符、接口描述符、端點描述符等就自行看魚鷹給的資料理解即可,只要找到對應描述符的格式說明,分析代碼中的描述符數(shù)據(jù)也不是那么難的事情。 接下來魚鷹介紹枚舉總體流程。 主機在對設備復位后,首先會請求獲取設備描述符。這個描述符一般為18個字節(jié),但是主機一開始并不知道這個描述符多大(雖然一般是18,但萬一不是呢),所以一般主機會以更大的請求長度來獲取,而從機根據(jù)實際長度18字節(jié)返回即可。 現(xiàn)在我們從多個維度看看這次交互的數(shù)據(jù)情況: 從傳輸事務的角度看:
從包的角度看:
從DATA內容看: 主機發(fā)送數(shù)據(jù):80 06 00 01 00 00 40 00
從機回復數(shù)據(jù):
從D+、D-數(shù)據(jù)線電平變化的角度: 主機發(fā)送(建立階段):
從機回復(數(shù)據(jù)階段):
狀態(tài)階段:
現(xiàn)在把整個枚舉過程大概圖解一遍(其他請求交互的具體情況請看魚鷹提供的資料):
數(shù)據(jù)流截?。~鷹提供的《CDC設備完整數(shù)據(jù)通信.txt》):
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原文標題:【圖解USB】USB 之CDC 設備枚舉過程詳解
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