本文以一個實際USB設(shè)備枚舉的數(shù)據(jù)過程，講述了USB協(xié)議中的一些關(guān)鍵概念和重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、時序；在此基礎(chǔ)上，簡單介紹本系統(tǒng)的硬件設(shè)計，然后圍繞如何實現(xiàn)USB設(shè)備枚舉，從底層到高層詳細地介紹了本系統(tǒng)的軟件設(shè)計。

關(guān)鍵詞：USB主機? SL811HS? 51單片機? 枚舉? 嵌入式
1．前言
USB(通用串行總線)是最近幾年逐步在PC領(lǐng)域廣為應(yīng)用的新型接口技術(shù)。USB接口通用性好、實時性強、傳輸方式多樣、成本低、易于擴展且便于使用，這些優(yōu)點使它受到許多硬件廠商的青睞，其相關(guān)設(shè)備種類越來越多，數(shù)量越來越大。
然而，USB的拓撲結(jié)構(gòu)中居于核心地位的是主機，任何一次USB的數(shù)據(jù)傳輸都必須由主機來發(fā)起和控制，所有的USB外設(shè)都只能和主機建立連接，任何兩個外設(shè)之間無法直接通信。目前，大量扮演主機角色的是個人電腦PC機。目前使用的USB移動設(shè)備，如U盤，MP3隨身聽，USB接口的移動硬盤、移動光驅(qū)及數(shù)碼相機等等，都只能在PC機上使用，只能通過PC機來進行數(shù)據(jù)傳輸和文件交換，這無疑給USB移動設(shè)備的應(yīng)用帶來了局限性。
因此，如果能拋開PC機，使用輕便、廉價的設(shè)備就能讀寫操作USB外設(shè)，這將拓寬USB接口的應(yīng)用范圍，使人們享受更多更方便的USB接口電子產(chǎn)品。本設(shè)計使用51系列單片機對USB主機接口芯片SL811HS進行控制，實現(xiàn)了USB主機的一項重要功能：枚舉USB設(shè)備。
2．關(guān)于USB協(xié)議
在本設(shè)計中，由于采用了USB主機的接口芯片，所以不需要詳細了解USB傳輸?shù)牡讓游锢硖匦裕仨毶钊肜斫釻SB的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議層，具體來說，就是USB傳輸中數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)字段的格式和時序是如何的。
2.1設(shè)備的枚舉
主機對USB設(shè)備的枚舉指的是主機對設(shè)備的檢測和配置。
在說明主機的枚舉功能前，需要說明一下USB傳輸?shù)臄?shù)據(jù)基本結(jié)構(gòu)和格式。
從表1可見，在USB的數(shù)據(jù)傳輸中：
主要有四種傳輸事務(wù)類型（控制、批量、中斷、同步），而主機枚舉設(shè)備的功能是只需要通過控制傳輸實現(xiàn)的。
控制傳輸有三個傳輸階段（建立、數(shù)據(jù)、狀態(tài)，其中數(shù)據(jù)階段是可選的）。
每個傳輸階段又由三個包組成（令牌包、數(shù)據(jù)包、握手包、特殊包）。

表 1? USB傳輸?shù)臄?shù)據(jù)基本結(jié)構(gòu)和格式
傳輸事務(wù)類型?階段?包
控制?建立?令牌包
??數(shù)據(jù)包
??握手包
?數(shù)據(jù)?令牌包
??數(shù)據(jù)包
??握手包
?狀態(tài)?令牌包
??數(shù)據(jù)包
??握手包
批量?（不分階段）?令牌包
??數(shù)據(jù)包
??握手包
中斷?（同上）
同步?（同上）
其中，包是由域來組成的，共有7種域，每種域的子類型如下表所列：
表 2? 域和域的子類型
域類型名?域子類型名
同步域?SYNC
標識域（PID）?SETUP、OUT、IN、SOF、
DATA0、DATA1、
ACK、NAK、STALL、
PRE
地址域?ADDR
端點域?ENDP
幀號域?FRAM
數(shù)據(jù)域?DATA
校驗域?CRC5、CRC16
其中，同步域的實際二進制編碼為”_0000 0001”；另外，每個包是以SE0態(tài)作為結(jié)束標志的。
下面，就以一個實際設(shè)備枚舉的全過程為例，說明USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恍┚唧w細節(jié)（在這里，將不列出每個包的同步域和結(jié)束標志）。
2.1.1主機檢測到有設(shè)備插上，總線復(fù)位
當設(shè)備與主機連接時，主機就會檢測到一個連接條件（USB接口芯片向CPU發(fā)出中斷請求），主機就開始進行總線復(fù)位（主機強制輸出SE0，即強制把D＋和D－兩信號線拉為低電平）。