本文以一個實際USB設備枚舉的數據過程，講述了USB協議中的一些關鍵概念和重要的數據結構、時序；在此基礎上，簡單介紹本系統的硬件設計，然后圍繞如何實現USB設備枚舉，從底層到高層詳細地介紹了本系統的軟件設計。

關鍵詞：USB主機? SL811HS? 51單片機? 枚舉? 嵌入式
1．前言
USB(通用串行總線)是最近幾年逐步在PC領域廣為應用的新型接口技術。USB接口通用性好、實時性強、傳輸方式多樣、成本低、易于擴展且便于使用，這些優點使它受到許多硬件廠商的青睞，其相關設備種類越來越多，數量越來越大。
然而，USB的拓撲結構中居于核心地位的是主機，任何一次USB的數據傳輸都必須由主機來發起和控制，所有的USB外設都只能和主機建立連接，任何兩個外設之間無法直接通信。目前，大量扮演主機角色的是個人電腦PC機。目前使用的USB移動設備，如U盤，MP3隨身聽，USB接口的移動硬盤、移動光驅及數碼相機等等，都只能在PC機上使用，只能通過PC機來進行數據傳輸和文件交換，這無疑給USB移動設備的應用帶來了局限性。
因此，如果能拋開PC機，使用輕便、廉價的設備就能讀寫操作USB外設，這將拓寬USB接口的應用范圍，使人們享受更多更方便的USB接口電子產品。本設計使用51系列單片機對USB主機接口芯片SL811HS進行控制，實現了USB主機的一項重要功能：枚舉USB設備。
2．關于USB協議
在本設計中，由于采用了USB主機的接口芯片，所以不需要詳細了解USB傳輸的底層物理特性，但必須深入理解USB的數據傳輸的協議層，具體來說，就是USB傳輸中數據包，數據字段的格式和時序是如何的。
2.1設備的枚舉
主機對USB設備的枚舉指的是主機對設備的檢測和配置。
在說明主機的枚舉功能前，需要說明一下USB傳輸的數據基本結構和格式。
從表1可見，在USB的數據傳輸中：
主要有四種傳輸事務類型（控制、批量、中斷、同步），而主機枚舉設備的功能是只需要通過控制傳輸實現的。
控制傳輸有三個傳輸階段（建立、數據、狀態，其中數據階段是可選的）。
每個傳輸階段又由三個包組成（令牌包、數據包、握手包、特殊包）。

表 1? USB傳輸的數據基本結構和格式
傳輸事務類型?階段?包
控制?建立?令牌包
??數據包
??握手包
?數據?令牌包
??數據包
??握手包
?狀態?令牌包
??數據包
??握手包
批量?（不分階段）?令牌包
??數據包
??握手包
中斷?（同上）
同步?（同上）
其中，包是由域來組成的，共有7種域，每種域的子類型如下表所列：
表 2? 域和域的子類型
域類型名?域子類型名
同步域?SYNC
標識域（PID）?SETUP、OUT、IN、SOF、
DATA0、DATA1、
ACK、NAK、STALL、
PRE
地址域?ADDR
端點域?ENDP
幀號域?FRAM
數據域?DATA
校驗域?CRC5、CRC16
其中，同步域的實際二進制編碼為”_0000 0001”；另外，每個包是以SE0態作為結束標志的。
下面，就以一個實際設備枚舉的全過程為例，說明USB數據傳輸的一些具體細節（在這里，將不列出每個包的同步域和結束標志）。
2.1.1主機檢測到有設備插上，總線復位
當設備與主機連接時，主機就會檢測到一個連接條件（USB接口芯片向CPU發出中斷請求），主機就開始進行總線復位（主機強制輸出SE0，即強制把D＋和D－兩信號線拉為低電平）。