基于华大F460例程的USB学习

dacongzi

基于华大的F460usb模拟串口例程学习了USB设备，学了快一个月了，因为公司项目的安排，要搁浅一段时间了，在这里做一个总结，也是怕自己忘记。USB是一个复杂的东西，后期还会继续跟进。
阶段一：在刚开始学的时候，是看了硬汉哥的USB相关资料，首先是赛普拉斯的文档“AN57294 USB 101 An Introduction to Universal Serial Bus 2.0 (Chinese).pdf”，里面介绍了基础的一些概念，后面也给出来设备枚举过程的抓包截图，对学习很有用，也好理解。后面看了文档“21ic下载_USB2.0技术规范(中文).pdf”，也描述了USB的大框架，还有坛友“初晴sama”在bilibili录制的教程视频（https://www.bilibili.com/video/BV1Ef4y1t73d）等等，都给我很大的帮助。
             1）设备描述符，接口描述符，端点描述符，字符串描述符等知识
             描述符类别：1=设备描述符，2=配置描述符  3=字符串描述符  4=接口描述符  5=端点描述符  0x0B=接口关联描述符   各个描述符具体含义文档里都有清楚的描述，这里不再赘述                                
            
              
             2）各个状态：
                低速设备： J态：D+低电平   D-高电平
                                 K态：D+高电平   D-低电平
                                 SE0: D+和D-都是低电平、
                高速设备和低速设备的JK状态正好相反。
                空闲状态：低速为K，全速为J，高速为SE0状态
             3）编码格式：NRZI（不归零取反）参考文章：https://www.cnblogs.com/guojun-junguo/p/9510464.html             4）域：同步域(SYNC)，标识域（PID），地址域（ADDR），端点域（ENDP），帧号域（FRAM），数据域（DATA），校验域（CRC）
                  标识域内容如下图：
                  
             5）包：包是由域组成的，不同的包由不同的域组成
                       令牌包：SYNC+PID+ADDR+ENDP_CRC5或SYNC+PID+11位FRAM+CRC5（帧起始包）；
                       数据包：SYNC+PID+0~1023字节+CRC16
                       握手包：SYNC+PID
                       特殊包：还没有研究
             6）事务：事务由包组成：

                        SETUP事务： 令牌包（PID=SETUP由主机发给设备）+数据包（由主机发给设备，是8个字节构成的DATA0数据包）+握手包（设备发送给主机表示接收到或者别的状态）
                                            数据包8个字节内容如下图：
                                            
                      IN事务：令牌包（PID=IN由主机发给设备）+数据包（由设备发送给主机，DATA0/DATA1）+握手包（主机发送给设备表示接收到或者别的状态）
                      OUT事务：令牌包（PID=OUT由主机发给设备）+ 数据包（由主机发送给设备，DATA0/DATA1）+握手包（设备发送给主机表示接收到或者别的状态）
               7）传输：传输由事务组成
                    中断传输：由OUT事务和IN事务组成（没有研究）
                    批量传输：由OUT事务和IN事务组成
                    同步传输：（没有研究）
                    控制传输：设备枚举或者设备配置参数的时候使用，比较复杂
阶段二：使用华大F460开发板例程学习USB模拟串口
            1）开发板：我使用的是一个在淘宝上买的最小系统的开发板，也比较便宜，绝对不是打广告：https://item.taobao.com/item.htm ... p;abbucket=7#detail
                             如果要使用这个开发板，在USB调试时，需要将R4丝印的地方用O欧姆电阻短接起来
            2）例程：在华大半导体的官网上可以下载:https://www.hdsc.com.cn/Category83-1486
                    
                      这里我先说一个这个例程的BUG，在目录”....\hdsc\HC32F460\hc32f460_ddl_Rev2.2.0\example\ev_hc32f460_lqfp100_v2\usb\usb_dev_cdc\source“文件”cdc_data_process.c“中，将函数comport_config内容修改，如下：
                     
                      华大的代码可以自己研究，我自己也研究的不是很透彻，结合参考手册和代码一起看，设置断点，等方法。个人觉得这个代码可能不好在RTOS使用，因为所有的数据处理都放在了USB中断函数中，按照他们的说法是为了提高处理速率，发挥USB性能，但是总觉得不是很好
阶段三：使用USBlyzer抓包工具分析，其它的工具也有：比如BusHound,wireshark等，在使用wireshark时，安装的时候，有一个”usbcap“的选项一定要勾选，否则找不到USB设备，个人对比后比较喜欢usblyzer
             1）我在之前的帖子上已经发了破解版本，很好用 https://www.armbbs.cn/forum.php? ... &extra=page%3D1
             2）描述符：
                 这部分在华大的例程里可以找到，其中设备描述符这里有个地方需要修改，否则使用usblyzer的时候，会提示warning
                 
                 我框出来的这几个描述符，在usb2.0规范，包括赛普拉斯文档里是没有列出的，这部分描述是在CDC类的文档里给出的，硬汉哥的帖子里可以下载到：https://www.armbbs.cn/forum.php? ... &extra=page%3D1
                  
               
               
               
            
            
            
           
           
           
         
           
              

             3）抓包，在抓包过程中发现usblyzer抓的应该是事务，不知道是否理解错误？以及每个事务执行是否成功的状态。
                 a) 配置包，比如配置了UART的波特率，基本上是先获取设备的uart数据，然后再配置，如此过程持续好多遍，这个根据我的观察，发现不同的串口上位机会有不同的次数，但大体过程就是获取设备参数->配置设备参数->获取设备参数
                 
                b）批量传输：比如发送数据，或者接收数据，都是批量传输
                  
                  对于发送到设备的数据，主机先发送了OUT令牌包+主机发送数据包+设备发送握手包
                  对于设备发送到主机的数据，经过硬汉哥的解答理解了：主机空闲后会定时发IN令牌包，如果设备有数据要发送，那么主机发送IN令牌包+设备发送NACK，如果有数据要发送：主机发送IN令牌包+设备发送数据+主机发送ACK
                  其中，因为我的设备是全速设备，所以主机会1ms发送一个sof令牌包。

eric2013

谢谢楼主分享。

dacongzi

eric2013 发表于 2021-12-17 19:52
谢谢楼主分享。

硬汉哥客气了

初晴sama

帮顶，楼主总结到位

dacongzi

初晴sama 发表于 2022-1-1 15:58
帮顶，楼主总结到位