USB的枚举过程

每当一个USB外设接入主机后，系统会提示用户USB设备接入了，并不停的查找对应的驱动文件，如果找到驱动文件，则加载对应驱动；如果没有找到，则提示用户没有对应的驱动，需要用户主动去配置驱动。

那么主机是如何判断设备类型以及找到对应的设备驱动？在解决这问题之前，先来了解几个概念:

• 设备描述符 ：描述设备的通用信息，如厂商IDD、产品ID和修订ID，支持的设备类、设备子类、适用的协议以及默认端点的最大包大小等。
• 配置描述符 ：描述当前配置中的接口数、支持的挂起和恢复能力以及功率要求。单个物理的USB设备，可以包含一个或者多个配置，不同的配置描述表现出不同的设备功能。
• 接口描述符 ：接口类、子类和适用的协议，接口备用配置的数目和端点数目。USB协议根据功能将不同的接口划分成不同的类，如下：

1：音频类，2：CDC控制类，3：人机接口类（HID），5：物理类，6：图像类，7：打印机类，8：大数据存储类，9：集线器类，10：CDC数据类，11：智能卡类，13：安全类，220：诊断设备类，224：无线控制类，254：特定应用类，255厂商定义的设备。

• 端点描述符 ：描述端点地址、方向和类型、支持的最大包大小。主机只能通过端点和设备通信。主机通过USB地址+端点号来寻址，确定数据最终是发到那个端点。

0号端点是个特殊端点，通常称作控制端点，用户设备的初始化

我们来看一下下面这个图，描述了设备描述符、配置、接口以及端点个层次包含关系。

USB各描述符层次关系

我们可以看到，最顶层的设备描述符包含一个USB设备的所有信息，也就是说可以通过设备描述符依次获取到整个USB设备的信息.

枚举的整个过程大概就是这样:

1. 获取设备描述: 获取设备基本信息，并获取配置描述符。
2. 获取配置信息: 根据配置描述获取到接口描述
3. 获取接口描述: 根据接口描述，得到端点描述符
4. 获取端点描述: 得到端点描述符

以上只是个基本过程，大体上要识别一个USB设备，这几步骤是必须的。

那么这几步骤具体是怎么完成的的？说到这就得说说SETUP过程，枚举过程中每次HOST和Device的交互，都是通过SETUP来完成的。下来详细说说这SETUP过程， 整个过程分为三个阶段:

1. CMD阶段(SETUP阶段）

数据方向：HOST->DEVICE单方向，这就是为什么USB所有的动作都必须是由HOST发起的原因

HOST发出的都是固定的8字节，每个字节代表不同含义。

每个字节含义解释

2. DATA阶段

数据方向双方向：HOST<->DEVICE。数据传输方向由CMD命令决定。

数据阶段是可有可无的，具体根据命令字的类型，比如：设置地址命令，是没有数据阶段，Device端接收命令成功，后设置地址，如果地址设置成功则返回ACK信号，失败则是NAK信号。

3. ACK阶段

数据双方向：HOST<->DEVICE。比如设置地址的命令，DEVICE端设置完成之后需要给HOST回复ACK/NAK信号.

4. SETUP实例

下图是USB协议分析仪解析出的获取描述符的过程（这里主要关注软件部分，图例中设置数字标号的部分):

• 图中标号1: 命令阶段，主机发送获取描述符指令，请求获取设备描述符.
• 图中标号2: 数据阶段（Device->Host)，设备回送设备描述信息.
• 图中标号3: 数据阶段（Device->Host)，在USB1.1设备中，0号端点的BUFFER都比较小，单次不能把数据发送完成，需要多次
• 图中标号4: ACK阶段（Host->Device)，主机告诉设备数据正确接收完成

获取设备描述符

HOST端主机软件就是通过以上SETUP过程，一步一步完成整个枚举过程。