USB设备枚举过程

原创漫谈嵌入式 2023-06-23 22:12

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USB 设备状态切换

前面介绍了USB 设备的状态如下：

设备插入后，先进入【attached】状态，然后hub 端口配置进入【powered】状态；主机发起复位信号，设备进入【Default】状态，然后分配设置地址，设备配置。

1)：高速数据传输。产生高速K/J 信号。D+/D- 上电流为17.78ma。

(2)：用于低速获取全速传输。产生SE0

(3)：差分数据接收。用于接收高速数据。

(4)：传输数据包检测。当接受差分信号低于数据阈值VHSSQ，数据无效

(5)：低速差分数据接收。用于接收低速数据

(6)：高速端口检测。当连接器电压大于625mv 必须指示设备断开。当电压小于525mv 设备连接

(7)：单端接收。用于LS/FS

(8)：下拉电阻(15k)。上游端口使用。一般 Host端

(9)：上拉电阻(1.5k)。下游端口使用。Device

低速设备

全速/高速设备

整个usb 系统对于上游端口（一般是hub 或者host）,D+ D- 连接着RPD（15k）
对于下游端口，一般是usb device。根据速度模式不同匹配不同的终端电阻。LS 设备 D- 连接着RPU（1.5k）。FS/HS D+ 连接着RPU（1.5k）
可以看到LS 与 FS 信号电平完全相反。
从硬件分布可以看到。一个usb设备可以同时支持LS/FS，HS/FS，但是不能同时支持LS 和 HS
对于HS 与 FS 的区分，依赖于高速握手信号（handshake）和终端电阻RS（45）的挂载及切换。

设备断开：

设备连接：

对于高速设备，它先作为全速设备被识别出来，然后再被识别为高速设备。工作于高速模式时，D+的上拉电阻是断开的，所以对于工作于高速模式的USB设备，无法通过D+的引脚电平变化监测到它已经断开。

工作于高速模式的设备，D+、D-两边有RS 45欧姆的下拉电阻，用来消除反射信号：

当断开高速设备后，Hub发出信号，得到的反射信号无法衰减，Hub监测到这些信号后就知道高速设备已经断开。

整个过程D+ D- 上电平变化。

高速握手信号是用来进行速度协商，区分FS/HS。当检测到以下行为时将进入高速握手：

如果一个设备从suspend 状态恢复时，则在设备检测到SE0 支持不少于2.5us 立即进入高速握手。---- 挂起
如果设备正在从全速设备进行复位，则设备在检测到SE0 不少于2.5us 不超过3ms 内，立即进入高速握手 ---- 上电
如果设备从高速状态进行复位，那么设备在恢复到全速状态之前等待不少于3ms。设备对总线状态进行采样，并检查se0,不少于100us，立即进入高速握手。---- 复位