一 枚举过程：
◆ 用户将一个USB设备插入USB端口，主机为端口供电，设备此时处于上电状态。
◆主机检测设备。
◆集线器使用中断通道将事件报告给主机。
◆主机发送Get_Port_Status（读端口状态）请求，以获取更多的设备信息。
◆集线器检测设备是低速运行还是高速运行，并将此信息送给主机，这是对Get_Port_Status请求的响应。
◆主机发送Set_Port_Feature（写端口状态）请求给集线器，要求它复位端口。
◆集线器对设备复位。
◆主机使用Chirp K信号来了解全速设备是否支持高速运行。
◆主机发送另一个Get_Port_Status请求，确定设备是否已经从复位状态退出。
◆设备此时处于缺省状态，且已准备好在零端点通过缺省通道响应主机控制传输。缺省地址为00h，设备能从总线获取高达100mA的电流。
◆主机发送Get_Deor（读设备描述符）报文，以便确定最大数据包大小。设备描述符的八个字节是bMaxPacketSize。
◆通过发送Set_Address（写地址）请求，主机分配地址，设备此时处于地址状态。
◆主机发送Get_Deor报文，以获取更多的设备信息。主机通过发送描述符响应设备请求，随后发送全部的次级描述符。
◆主机分配并加载设备驱动程序。
◆通过发送Set_Configuration（写配置）请求，主机的设备驱动程序选择一个有效配置，设备此时处于配置状态。
◆主机为复合设备接口分配驱动程序。
◆如果集线器检测到有过流现象，或者主机要求集线器关闭电源，则USB总线切断设备供电电源。在这种情况下，设备与主机无法通信，但设备处于连接状态。
◆如果在3毫秒内设备在总线上未见任何动作，则它将进入挂起状态，在挂起状态设备消耗的总线电能最少。
还有一个差不多，如下：
1）集线器检测新设备
主机集线器监视着每个端口的信号电压，当有新设备接入时便可觉察。（集线器端口的两根信号线的每一根都有15kΩ的下拉电阻，而每一个设备在D+都有一个1.5kΩ的上拉电阻。当用USB线将PC和设备接通后，设备的上拉电阻使信号线的电位升高，因此被主机集线器检测到。）
（2）主机知道了新设备连接后
每个集线器用中断传输来报告在集线器上的事件。当主机知道了这个事件，它给集线器发送一个Get_Status请求来了解更多的消息。返回的消息告诉主机一个设备是什么时候连接的。
（3）集线器重新设置这个新设备
当主机知道有一个新的设备时，主机给集线器发送一个Set_Feature请求，请求集线器来重新设置端口。集线器使得设备的USB数据线处于重启（RESET）状态至少10ms。
（4）集线器在设备和主机之间建立一个信号通路
主机发送一个Get_Status请求来验证设备是否激起重启状态。返回的数据有一位表示设备仍然处于重启状态。当集线器释放了重启状态，设备就处于默认状态了，即设备已经准备好通过Endpoint 0 的默认流程响应控制传输。即设备现在使用默认地址0x0与主机通信。
（5）集线器检测设备速度
集线器通过测定那根信号线（D+或D-）在空闲时有更高的电压来检测设备是低速设备还是全速设备。（全速和高速设备D+有上拉电阻，低速设备D-有上拉电阻）。
以下，需要USB的firmware进行干预
（6）获取最大数据包长度
PC向address 0发送USB协议规定的Get_Device_Deor命令，以取得却缺省控制管道所支持的最大数据包长度，并在有限的时间内等待USB设备的响应，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。注意，主机一次只能列举一个USB设备，所以同一时刻只能有一个USB设备使用缺省地址0。
以下操作雷同，不同操作系统设定时延是不一样的，比如说win2k大概是几毫秒，如果没有反应就再发送一次命令，重复三次。
（7）主机分配一个新的地址给设备
主机通过发送一个Set_Address请求来分配一个唯一的地址给设备。设备读取这个请求，返回一个确认，并保存新的地址。从此开始所有通信都使用这个新地址。
（8）主机向新地址重新发送Get_Device_Deor命令，此次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VID，PID。
（9）主机向设备循环发送Get_Device_Configuration命令，要求USB设备回答，以读取全部配置信息。
（10）主机发送Get_Device_String命令，获得字符集描述（unicode），比如产商、产品描述、型号等等。
（11）此时主机将会弹出窗口，展示发现新设备的信息，产商、产品描述、型号等。
（12）根据Device_Deor和Device_Configuration应答，PC判断是否能够提供USB的Driver，一般win2k能提供几大类的设备，如游戏操作杆、存储、打印机、扫描仪等，操作就在后台运行。但是Win98却不可以，所以在此时将会弹出对话框，索要USB的Driver。
（13）加载了USB设备驱动以后，主机发送Set_Configuration（x）命令请求为该设备选择一个合适的配置(x代表非0的配置值)。如果配置成功，USB设备进入“配置”状态，并可以和客户软件进行数据传输。
此时，常规的USB完成了其必须进行的配置和连接工作。查看注册表，能够发现相应的项目已经添加完毕，至此设备应当可以开始使用。不过，USB协议还提供了一些用户可选的协议，设备如果不应答，也不会出错，但是会影响到系统的功能。
1.当主机用轮询的方式检测到USB端口有新的设备插入时，主机就会给HUB发送总线复位命令，要求HUB进行总线复位。
设备连接到主机并初始化完成（Softconnect 位被设置为 1），主机检测到D+与D-之间有电压差，就认为有新的设置接入。主机等待100ms后发出复位请求。设备接到复位请求后将产生一个外部中断信号。
2.主机使用默认地址0，来读取设备的描述符。
发送 Get_descriptor标准请求。主机向D12发送一个八字节请求：80 06 00 01 00 00 40 00 D12接收到请求后产生一个中断，我们可以通过读中断寄存器知道中断源，并且可以加读最后状态寄存器来确定第一个接到的包是否为一个Setup包。当控制器处理程序判断出它是一个Get_descriptor请求是，把设备描述符的前16个字节发送到端点0缓冲区中。剩下的2个字节描述符第一次请求时不再发送。
3.主机给设备分配一个地址
当主机收到正确的前16字节描述符后，会给设备分配一个地址，我的PC分配的地址为：0x03（这个要看你的机子当时的USB接口设备数目而定) Set_Address 请求所发送的数据为：00 05 03 00 00 00 00 00 ，其中的03就表示主机为设备分配的地址为0x03，在以后的通信里设备就只对0x03地址作出应答。当D12产生一个接收中断后，跟据所分配的地址设置D12的地址寄存器相应位
4.主机以地址0x03 ，重新请求设备描述符
主机发送设备描述符标准请求Get_descriptor ：80 06 00 01 00 00 12 00 此次将要求把18个字节全部发送完。所以主机要分两次来读取。第一次发送16个字节，第三次发送两个字节，最后主机发送0表示发送完毕的应答。
5.主机发送Get_configuration请求
由于事先没有知道描述符的长度，所以先以0xff的长度进行请求。其数据为：80 06 00 02 00 00 FF 00 我用的是周立功公司卖的D12开发板光盘资料中提供的驱动程序，发送的应答是一个描述集合其结构如下：
typedef struct USB_DESCRIPTOR {
USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR ConfigDescr; //配置描述符
USB_INTERFACE_DESCRIPTOR InterfaceDescr; //接口描述符
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR EP1_TXDescr; //端点1输入描述符
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR EP1_RXDescr; //端点1输出描述符
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR EP2_TXDescr; //端点2输入描述符
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR EP2_RXDescr; //端点2输出描述符
} USB_DESCRIPTOR, *PUSB_DESCRIPTOR;
6.Set_Conficuration
当读取完成描述符之后，需要对设备进行配置，使得设备从地址状态进入配置状态。这个在写固件的时候可以提高运行效率。
7.读取配置状态。
8.当主机能正确地收到这些数据之后，就可以加载D12的驱动程序。这时就可能作应用中的数据传输了。
使用USB View 采集到的数据：
Device Descriptor:
bcdUSB: 0x0100
bDeviceClass: 0xDC
bDeviceSubClass: 0x00
bDeviceProtocol: 0x00
bMaxPacketSize0: 0x10 (16)
idVendor: 0x0471
idProduct: 0x0666
bcdDevice: 0x0100
iManufacturer: 0x00
iProduct: 0x00
iSerialNumber: 0x00
bNumConfigurations: 0x01
ConnectionStatus: DeviceConnected
Current Config Value: 0x01
Device Bus Speed: Full
Device Address: 0x02
Open Pipes: 4
Endpoint Descriptor:
bEndpointAddress: 0x81
Transfer Type: Interrupt
wMaxPacketSize: 0x0010 (16)
bInterval: 0x0A
Endpoint Descriptor:
bEndpointAddress: 0x01
Transfer Type: Interrupt
wMaxPacketSize: 0x0010 (16)
bInterval: 0x0A
Endpoint Descriptor:
bEndpointAddress: 0x82
Transfer Type: Bulk
wMaxPacketSize: 0x0040 (64)
bInterval: 0x0A
Endpoint Descriptor:
bEndpointAddress: 0x02
Transfer Type: Bulk
wMaxPacketSize: 0x0040 (64)
bInterval: 0x0A
参考资料：《PDIUSBD12 USB固件编程和驱动开发》
驱动开发网
USB 基本知识
USB的重要关键字:
1、端点：位于USB设备或主机上的一个数据缓冲区，用来存放和发送USB的各种数据，每一个端点都有惟一的确定地址，有不同的传输特性（如输入端点、输出端点、配置端点、批量传输端点）
2、帧：时间概念，在USB中，一帧就是1MS，它是一个独立的单元，包含了一系列总线动作，USB将1帧分为好几份，每一份中是一个USB的传输动作。
3、上行、下行：设备到主机为上行，主机到设备为下行
下面以一问一答的形式开始学习吧。
问题一：USB的传输线结构是如何的呢？
答案一：一条USB的传输线分别由地线、电源线、D+、D-四条线构成，D+和D-是差分输入线，它使用的是3.3V的电压（注意哦，与CMOS的5V电平不同），而电源线和地线可向设备提供5V电压，最大电流为500MA（可以在编程中设置的，至于硬件的实现机制，就不要管它了）。
问题二：数据是如何在USB传输线里面传送的
答案二：数据在USB线里传送是由低位到高位发送的。
问题三：USB的编码方案？
答案三：USB采用不归零取反来传输数据，当传输线上的差分数据输入0时就取反，输入1时就保持原值，为了确保信号发送的准确性，当在USB总线上发送一个包时，传输设备就要进行位插入***作（即在数据流中每连续6个1后就插入一个0），从而强迫NRZI码发生变化。这个了解就行了，这些是由专门硬件处理的。
问题四：USB的数据格式是怎么样的呢？
答案四：和其他的一样，USB数据是由二进制数字串构成的，首先数字串构成域（有七种），域再构成包，包再构成事务（IN、OUT、SETUP），事务最后构成传输（中断传输、并行传输、批量传输和控制传输）。下面简单介绍一下域、包、事务、传输，请注意他们之间的关系。
（一）域：是USB数据最小的单位，由若干位组成（至于是多少位由具体的域决定），域可分为七个类型：
1、同步域（SYNC），八位，值固定为0000 0001，用于本地时钟与输入同步
2、标识域（PID），由四位标识符+四位标识符反码构成，表明包的类型和格式，这是一个很重要的部分，这里可以计算出，USB的标识码有16种，具体分类请看问题五。
3、地址域（ADDR）：七位地址，代表了设备在主机上的地址，地址000 0000被命名为零地址，是任何一个设备第一次连接到主机时，在被主机配置、枚举前的默认地址，由此可以知道为什么一个USB主机只能接127个设备的原因。
4、端点域（ENDP），四位，由此可知一个USB设备有的端点数量最大为16个。
5、帧号域（FRAM），11位，每一个帧都有一个特定的帧号，帧号域最大容量0x800，对于同步传输有重要意义（同步传输为四种传输类型之一，请看下面）。
6、数据域（DA
7、校验域（CRC）：对令牌包和数据包（对于包的分类请看下面）中非PID域进行校验的一种方法，CRC校验在通讯中应用很泛，是一种很好的校验方法，至于具体的校验方法这里就不多说，请查阅相关资料，只须注意CRC码的除法是模2运算，不同于10进制中的除法。
（二）包：由域构成的包有四种类型，分别是令牌包、数据包、握手包和特殊包，前面三种是重要的包，不同的包的域结构不同，介绍如下
1、令牌包：可分为输入包、输出包、设置包和帧起始包（注意这里的输入包是用于设置输入命令的，输出包是用来设置输出命令的，而不是放据数的）
其中输入包、输出包和设置包的格式都是一样的：
SYNC+PID+ADDR+ENDP+CRC5（五位的校验码）
（上面的缩写解释请看上面域的介绍，PID码的具体定义请看问题五）
帧起始包的格式：
SYNC+PID+11位FRAM+CRC5（五位的校验码）
2、数据包：分为DA
SYNC+PID+0~1023字节+CRC16
3、握手包：结构最为简单的包，格式如下
SYNC+PID
（注上面每种包都有不同类型的，USB1.1共定义了十种包，具体请见问题五）
（三）事务：分别有IN事务、OUT事务和SETUP事务三大事务，每一种事务都由令牌包、数据包、握手包三个阶段构成，这里用阶段的意思是因为这些包的发送是有一定的时间先后顺序的，事务的三个阶段如下：
1、令牌包阶段：启动一个输入、输出或设置的事务
2、数据包阶段：按输入、输出发送相应的数据
3、握手包阶段：返回数据接收情况，在同步传输的IN和OUT事务中没有这个阶段，这是比较特殊的。
事务的三种类型如下（以下按三个阶段来说明一个事务）：
1、 IN事务：
令牌包阶段——主机发送一个PID为IN的输入包给设备，通知设备要往主机发送数据；
数据包阶段——设备根据情况会作出三种反应（要注意：数据包阶段也不总是传送数据的，根据传输情况还会提前进入握手包阶段）
1） 设备端点正常，设备往入主机里面发出数据包（DA
2） 设备正在忙，无法往主机发出数据包就发送NAK无效包，IN事务提前结束，到了下一个IN事务才继续；
3） 相应设备端点被禁止，发送错误包STALL包，事务也就提前结束了，总线进入空闲状态。
握手包阶段——主机正确接收到数据之后就会向设备发送ACK包。
2、 OUT事务：
令牌包阶段——主机发送一个PID为OUT的输出包给设备，通知设备要接收数据；
数据包阶段——比较简单，就是主机会设备送数据，DA
握手包阶段——设备根据情况会作出三种反应
1）设备端点接收正确，设备往入主机返回ACK，通知主机可以发送新的数据，如果数据包发生了CRC校验错误，将不返回任何握手信息；
2） 设备正在忙，无法往主机发出数据包就发送NAK无效包，通知主机再次发送数据；
3） 相应设备端点被禁止，发送错误包STALL包，事务提前结束，总线直接进入空闲状态。
3、SETUT事务：
令牌包阶段——主机发送一个PID为SETUP的输出包给设备，通知设备要接收数据；
数据包阶段——比较简单，就是主机会设备送数据，注意，这里只有一个固定为8个字节的DA
握手包阶段——设备接收到主机的命令信息后，返回ACK，此后总线进入空闲状态，并准备下一个传输（在SETUP事务后通常是一个IN或OUT事务构成的传输）
（四）传输：传输由OUT、IN、SETUP事务其中的事务构成，传输有四种类型，中断传输、批量传输、同步传输、控制传输，其中中断传输和批量转输的结构一样，同步传输有最简单的结构，而控制传输是最重要的也是最复杂的传输。
1、中断传输：由OUT事务和IN事务构成，用于键盘、鼠标等HID设备的数据传输中
2、批量传输：由OUT事务和IN事务构成，用于大容量数据传输，没有固定的传输速率，也不占用带宽，当总线忙时，USB会优先进行其他类型的数据传输，而暂时停止批量转输。
3、同步传输：由OUT事务和IN事务构成，有两个特殊地方，第一，在同步传输的IN和OUT事务中是没有返回包阶段的；第二，在数据包阶段所有的数据包都为DA
4、控制传输：最重要的也是最复杂的传输，控制传输由三个阶段构成（初始设置阶段、可选数据阶段、状态信息步骤），每一个阶段可以看成一个的传输，也就是说控制传输其实是由三个传输构成的，用来于USB设备初次加接到主机之后，主机通过控制传输来交换信息，设备地址和读取设备的描述符，使得主机识别设备，并安装相应的驱动程序，这是每一个USB开发者都要关心的问题。
1、初始设置步骤：就是一个由SET事务构成的传输
2、可选数据步骤：就是一个由IN或OUT事务构成的传输，这个步骤是可选的，要看初始设置步骤有没有要求读/写数据（由SET事务的数据包阶段发送的标准请求命令决定）
3、 状态信息步骤：顾名思义，这个步骤就是要获取状态信息，由IN或OUT事务构成构成的传输，但是要注意这里的IN和OUT事务和之前的INT和OUT事务有两点不同：
1） 传输方向相反，通常IN表示设备往主机送数据，OUT表示主机往设备送数据；在这里，IN表示主机往设备送数据，而OUT表示设备往主机送数据，这是为了和可选数据步骤相结合；
2） 在这个步骤里，数据包阶段的数据包都是0长度的，即SYNC+PID+CRC16
除了以上两点有区别外，其他的一样，这里就不多说
（思考：这些传输模式在实际***作中应如何通过什么方式去设置？）
问题五：标识码(PID)有哪些？
答案五：如同前面所说的标识码由四位数据组成，因此可以表示十六种标识码，在USB1.1规范里面，只用了十种标识码，USB2.0使用了十六种标识码，标识码的作用是用来说明包的属性的，标识码是和包联系在一起的，首先简单介绍一下数据包的类型，数据包分为令牌包、数据、握手包和特殊包四种（具体分类请看问题七），标识码分别有以下十六种：
令牌包 :
0x01 输出(OUT）启动一个方向为主机到设备的传输，并包含了设备地址和标号
0x09 输入 (IN) 启动一个方向为设备到主机的传输，并包含了设备地址和标号
0x05 帧起始（SOF）表示一个帧的开始，并且包含了相应的帧号
0x0d 设置（SETUP）启动一个控制传输，用于主机对设备的初始化
数据包 :
0x03 偶数据包（DA
0x0b 奇数据包（DA
握手包:
0x02 确认接收到无误的数据包（ACK）
0x0a 无效，接收（发送）端正在忙而无法接收（发送）信息
0x0e 错误，端点被禁止或不支持控制管道请求
特殊包 0x0C 前导，用于启动下行端口的低速设备的数据传输
问题六：USB主机是如何识别USB设备的？
答案六：当USB设备插上主机时，主机就通过一系列的动作来对设备进行枚举配置（配置是属于枚举的一个态，态表示暂时的状态），这这些态如下：
1、接入态（Attached）：设备接入主机后，主机通过检测信号线上的电平变化来发现设备的接入；
2、供电态（Powered）：就是给设备供电，分为设备接入时的默认供电值，配置阶段后的供电值（按数据中要求的最大值，可通过编程设置）
3、缺省态（Default）：USB在被配置之前，通过缺省地址0与主机进行通信；
4、地址态（Address）：经过了配置，USB设备被复位后，就可以按主机分配给它的唯一地址来与主机通信，这种状态就是地址态；
5、配置态（Configured）：通过各种标准的USB请求命令来获取设备的各种信息，并对设备的某此信息进行改变或设置。
6、挂起态（Suspended）：总线供电设备在3ms内没有总线***作，即USB总线处于空闲状态的话，该设备就要自动进入挂起状态，在进入挂起状态后，总的电流功耗不超过280UA。
问题七：刚才在答案四提到的标准的USB设备请求命令究竟是什么？
答案七：标准的USB设备请求命令是用在控制传输中的“初始设置步骤”里的数据包阶段（即DA
bmRequestType(1)+bRequest（1）+wvalue（2）+wIndex（2）+wLength（2）
各字段的意义如下：
1、bmRequestType：D7D6D5D4D3D2D1D0
D7=0主机到设备
=1设备到主机；
D6D5=00标准请求命令
=01 类请求命令
=10用户定义的命令
=11保留值
D4D3D2D1D0=00000 接收者为设备
=00001 接收者为设备
=00010 接收者为端点
=00011 接收者为其他接收者
=其他 其他值保留
2、bRequest：请求命令代码，在标准的USB命令中，每一个命令都定义了编号，编号的值就为字段的值，编号与命令名称如下（要注意这里的命令代码要与其他字段结合使用，可以说命令代码是标准请求命令代码的核心，正是因为这些命令代码而决定了11个USB标准请求命令）：
0） 0 GET_STATUS：用来返回特定接收者的状态
1） 1 CLEAR_FEATURE：用来清除或禁止接收者的某些特性
2） 3 SET_FEATURE：用来启用或激活命令接收者的某些特性
3） 5 SET_ADDRESS：用来给设备分配地址
4） 6 GET_DEscriptOR：用于主机获取设备的特定描述符
5） 7 SET_DEscriptOR：修改设备中有关的描述符，或者增加新的描述符
6） 8 GET_CONFIGURATION：用于主机获取设备当前设备的配置值（注同上面的不同）
7） 9 SET_CONFIGURATION：用于主机指示设备采用的要求的配置
8） 10 GET_INTERFACE：用于获取当前某个接口描述符编号
9） 11 SET_INTERFACE：用于主机要求设备用某个描述符来描述接口
10） 12 SYNCH_FRAME：用于设备设置和报告一个端点的同步帧
以上的11个命令要说得明白真的有一匹布那么长，请各位去看书吧，这里就不多说了，控制传输是USB的重心，而这11个命令是控制传输的重心，所以这11个命令是重中之重，这个搞明白了，USB就算是入门了。
问题八：在标准的USB请求命令中，经常会看到描述符（Descriptor），这是什么来的呢？
回答八：Descriptor即描述符，是一个完整的数据结构，可以通过C语言等编程实现，并存储在USB设备中，用于描述一个USB设备的所有属性，USB主机是通过一系列命令来要求设备发送这些信息的。它的作用就是通过如问答节中的命令***作来给主机传递信息，从而让主机知道设备具有什么功能、属于哪一类设备、要占用多少带宽、使用哪类传输方式及数据量的大小，只有主机确定了这些信息之后，设备才能真正开始工作，所以描述符也是十分重要的部分，要好好掌握。标准的描述符有5种，USB为这些描述符定义了编号：
1——设备描述符
2——配置描述符