USB 設備狀態切換

前面介紹了USB 設備的狀態如下：

Attached

Powered

Default

Address

Configured

Suspended

設備插入后，先進入【attached】 狀態，然后hub 端口配置進入【powered】 狀態；主機發起復位信號，設備進入【Default】狀態，然后分配設置地址，設備配置。

USB 設備識別

USB 內部連接

1)：高速數據傳輸。產生高速K/J 信號。D+/D- 上電流為17.78ma。

(2)：用于低速獲取全速傳輸。產生SE0

(3)：差分數據接收。用于接收高速數據。

(4)：傳輸數據包檢測。當接受差分信號低于數據閾值VHSSQ，數據無效

(5)：低速差分數據接收。用于接收低速數據

(6)：高速端口檢測。當連接器電壓大于625mv 必須指示設備斷開。當電壓小于525mv 設備連接

(7)：單端接收。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

低速設備

全速/高速設備

整個usb 系統對于上游端口（一般是hub 或者host）,D+ D- 連接著RPD（15k）

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

可以看到LS 與 FS 信號電平完全相反。

從硬件分布可以看到。一個usb設備 可以同時支持LS/FS，HS/FS，但是不能同時支持LS 和 HS

對于HS 與 FS 的區分，依賴于高速握手信號（handshake）和 終端電阻RS（45）的掛載及切換。

設備斷開與連接

設備斷開：

設備連接：

對于高速設備，它先作為全速設備被識別出來，然后再被識別為高速設備。工作于高速模式時，D+的上拉電阻是斷開的，所以對于工作于高速模式的USB設備，無法通過D+的引腳電平變化監測到它已經斷開。

工作于高速模式的設備，D+、D-兩邊有RS 45歐姆的下拉電阻，用來消除反射信號：

當斷開高速設備后，Hub發出信號，得到的反射信號無法衰減，Hub監測到這些信號后就知道高速設備已經斷開。

速度枚舉

設備插入，進入powered 狀態

首先進入FS 檢測。USB device 進入IDLE 狀態

主機驅動產生SE0

Device responds Chirp K 信號。

Host 回應Chirp K 和 Chirp J 對至少保持3對

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

進入HS IDLE 狀態。

SOF

整個過程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Handshake

高速握手信號是用來進行速度協商，區分FS/HS。當檢測到以下行為時將進入高速握手：

如果一個設備從suspend 狀態恢復時，則在設備檢測到SE0 支持不少于2.5us 立即進入高速握手。---- 掛起

如果設備正在從全速設備進行復位，則設備在檢測到SE0 不少于2.5us 不超過3ms 內，立即進入高速握手 ---- 上電

如果設備從高速狀態進行復位，那么設備在恢復到全速狀態之前等待不少于3ms。設備對總線狀態進行采樣，并檢查se0,不少于100us，立即進入高速握手。---- 復位

總結

整個USB 高速設備枚舉流程大致如下：

設備上電，Attached 檢測，在100ms 內Vbus > 4.01 V

Hub poweron, 100ms 內D+/D- 電平穩定

主機發出復位信號SE0, 持續10ms（10ms 完成速度枚舉）

SE0 期間進行高速握手信號

維持D+ 設備發出Chirp K

hub 回應Chirp K 和 Chirpj 對

移除上拉電阻，并掛載高速45Ω等效對地電阻，產生高速J/K 信號

設備準備接收Set_Address 請求

開始描述符獲取（設備描述符/配置描述符/...）

主機可訪問設備

審核編輯：劉清