USB 設(shè)備狀態(tài)切換

前面介紹了USB 設(shè)備的狀態(tài)如下：

Attached

Powered

Default

Address

Configured

Suspended

設(shè)備插入后，先進(jìn)入【attached】 狀態(tài)，然后hub 端口配置進(jìn)入【powered】 狀態(tài)；主機(jī)發(fā)起復(fù)位信號(hào)，設(shè)備進(jìn)入【Default】狀態(tài)，然后分配設(shè)置地址，設(shè)備配置。

USB 設(shè)備識(shí)別

USB 內(nèi)部連接

1)：高速數(shù)據(jù)傳輸。產(chǎn)生高速K/J 信號(hào)。D+/D- 上電流為17.78ma。

(2)：用于低速獲取全速傳輸。產(chǎn)生SE0

(3)：差分?jǐn)?shù)據(jù)接收。用于接收高速數(shù)據(jù)。

(4)：傳輸數(shù)據(jù)包檢測(cè)。當(dāng)接受差分信號(hào)低于數(shù)據(jù)閾值VHSSQ，數(shù)據(jù)無(wú)效

(5)：低速差分?jǐn)?shù)據(jù)接收。用于接收低速數(shù)據(jù)

(6)：高速端口檢測(cè)。當(dāng)連接器電壓大于625mv 必須指示設(shè)備斷開(kāi)。當(dāng)電壓小于525mv 設(shè)備連接

(7)：?jiǎn)味私邮?。用于LS/FS

(8)：下拉電阻(15k)。上游端口使用。一般 Host端

(9)：上拉電阻(1.5k)。下游端口使用。Device

USB 硬件連接

低速設(shè)備

全速/高速設(shè)備

整個(gè)usb 系統(tǒng)對(duì)于上游端口（一般是hub 或者h(yuǎn)ost）,D+ D- 連接著RPD（15k）

對(duì)于下游端口，一般是usb device。根據(jù)速度模式不同匹配不同的終端電阻。LS 設(shè)備 D- 連接著RPU（1.5k）。FS/HS D+ 連接著RPU（1.5k）

可以看到LS 與 FS 信號(hào)電平完全相反。

從硬件分布可以看到。一個(gè)usb設(shè)備 可以同時(shí)支持LS/FS，HS/FS，但是不能同時(shí)支持LS 和 HS

對(duì)于HS 與 FS 的區(qū)分，依賴(lài)于高速握手信號(hào)（handshake）和 終端電阻RS（45）的掛載及切換。

設(shè)備斷開(kāi)與連接

設(shè)備斷開(kāi)：

設(shè)備連接：

對(duì)于高速設(shè)備，它先作為全速設(shè)備被識(shí)別出來(lái)，然后再被識(shí)別為高速設(shè)備。工作于高速模式時(shí)，D+的上拉電阻是斷開(kāi)的，所以對(duì)于工作于高速模式的USB設(shè)備，無(wú)法通過(guò)D+的引腳電平變化監(jiān)測(cè)到它已經(jīng)斷開(kāi)。

工作于高速模式的設(shè)備，D+、D-兩邊有RS 45歐姆的下拉電阻，用來(lái)消除反射信號(hào)：

當(dāng)斷開(kāi)高速設(shè)備后，Hub發(fā)出信號(hào)，得到的反射信號(hào)無(wú)法衰減，Hub監(jiān)測(cè)到這些信號(hào)后就知道高速設(shè)備已經(jīng)斷開(kāi)。

速度枚舉

設(shè)備插入，進(jìn)入powered 狀態(tài)

首先進(jìn)入FS 檢測(cè)。USB device 進(jìn)入IDLE 狀態(tài)

主機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生SE0

Device responds Chirp K 信號(hào)。

Host 回應(yīng)Chirp K 和 Chirp J 對(duì)至少保持3對(duì)

移除D+ 上RPU 并掛載高速設(shè)備終端電阻RS (45Ω)，產(chǎn)生高速 J/K 信號(hào)

進(jìn)入HS IDLE 狀態(tài)。

SOF

整個(gè)過(guò)程D+ D- 上電平變化。

全速 IDLE：D+ 為高電平，D- 低電平

全速ChirpJ：17.78ma * (15k || 45Ω) ≈ 800mv

高速J：17.78ma * (45Ω || 45 Ω) ≈ 400mv

高速 IDLE：D+, D- 接近低電平

高速握手信號(hào)Handshake

高速握手信號(hào)是用來(lái)進(jìn)行速度協(xié)商，區(qū)分FS/HS。當(dāng)檢測(cè)到以下行為時(shí)將進(jìn)入高速握手：

如果一個(gè)設(shè)備從suspend 狀態(tài)恢復(fù)時(shí)，則在設(shè)備檢測(cè)到SE0 支持不少于2.5us 立即進(jìn)入高速握手。---- 掛起

如果設(shè)備正在從全速設(shè)備進(jìn)行復(fù)位，則設(shè)備在檢測(cè)到SE0 不少于2.5us 不超過(guò)3ms 內(nèi)，立即進(jìn)入高速握手 ---- 上電

如果設(shè)備從高速狀態(tài)進(jìn)行復(fù)位，那么設(shè)備在恢復(fù)到全速狀態(tài)之前等待不少于3ms。設(shè)備對(duì)總線狀態(tài)進(jìn)行采樣，并檢查se0,不少于100us，立即進(jìn)入高速握手。---- 復(fù)位

總結(jié)

整個(gè)USB 高速設(shè)備枚舉流程大致如下：

設(shè)備上電，Attached 檢測(cè)，在100ms 內(nèi)Vbus > 4.01 V

Hub poweron, 100ms 內(nèi)D+/D- 電平穩(wěn)定

主機(jī)發(fā)出復(fù)位信號(hào)SE0, 持續(xù)10ms（10ms 完成速度枚舉）

SE0 期間進(jìn)行高速握手信號(hào)

維持D+ 設(shè)備發(fā)出Chirp K

hub 回應(yīng)Chirp K 和 Chirpj 對(duì)

移除上拉電阻，并掛載高速45Ω等效對(duì)地電阻，產(chǎn)生高速J/K 信號(hào)

設(shè)備準(zhǔn)備接收Set_Address 請(qǐng)求

開(kāi)始描述符獲?。ㄔO(shè)備描述符/配置描述符/...）

主機(jī)可訪問(wèn)設(shè)備

審核編輯：劉清