USB - 小僧的功课 - 博客园
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1.1 USB主机系统
&&&&&& 在USB主机系统中，通过根集线器与外部USB从机设备相连的处理芯片，称为USB主机控制器。USB主机控制器包含硬件、软件和固件一部分。
1.2 USB设备系统
&&&&&&& USB设备按功能分为两部分：集线器(Hub)和功能部件。从下图可知，主机通过根集线器连接到各种外围设备(集线器和功能部件)。
1.3 主机和设备之间通信模型
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&主机与设备之间的通信模型
&&&&&&&上图展示了USB主机和USB设备之间的数据传输过程。在设备端，USB设备将非USB格式的数据进行打包处理，转换成USB格式的数据包，然后传递到链路层，经过硬件处理、传递到物理层，由物理层通过PHY以数据流的形式传输到主机。&
&&&&&& USB主机在USB设备和USB主机之间发起的传输过程，稳为事务。每次事务以2到3个数据包的形式进行USB总线传输。每个数据包包含2到3个步骤：
&&&&&& 1) USB主机控制器向USB设备发出命令
&&&&& &2) USB控制器和USB设备之间传递读写请求，其方向取决于第一部分的命令是读还是写
&&&&&& 3) 握手信号。
&&&&&&&&&& &USB主机控制器向USB设备发送事务类型请求，通过分组标识符来进行识别。
&1.4 USB分组标识
&&&&&&& 主机和设备之间进行操作，通过分组标识(PID)来进行传输。数据包传输格式一般由：PID、数据/控制信息、CRC校验码组成。
&&&&&&& 常见的PID主要包括令牌、数据、握手等类型组成。PID码以特定的方式组成，如下表所示：
&&&&& PID分组码是数据传输流程中的重要元素。无论硬件还是软件，都要对PID分组码进行分析，从而做出正确响应。USB主机和设备严格按照PID分组码信息进行信息交互。
1.5 数据包传输模式
&& &&& 当USB设备连接到集线器，集线器状态将发生相应的变化，并将状态变化信息传递给USB主机。USB主机通过根集线器向USB设备发送命令，获取USB设备的各种信息，包含USB设备传输类型、ID号、Product、USB速度等信息。
&&& && USB主机和USB设备之间的数据传输共有四种类型：控制传输、批量传输、中断传输和同频传输。与之对应，USB主机和USB设备之间有四种事务：控制事务、批量事务、中断事务和同步事务。
1.5.1 批量(Bulk)传输
&&& 作用：主要用于非实时性传输，数据包较大而延时要求较低。
&&& 特点：数据传输准备即可，采用批量传输模式的USB从机设备，如U盘
&&& 数据传输分三个阶段：
&&& a) 令牌阶段：主机发送请求，USB设备依据请求PID来判断IN或OUT传输
&&& b) 数据传输阶段：依据令牌阶段的IN或OUT传输，来决定数据传输为DATA0或DATA1来进行数据传输
&&& c) 握手阶段：接收信息的一方发送ACK信号以表示接收成功；若为NAK，表示发送失败；STALL表示不可预知的错误
&1.5.2 控制(Control)传输
&&&&&& 作用：USB传输过程必须支持的传输模式。USB主机为了获取设备描述符、ID、Product等信息，向USB设备发送相应的PID命令。
&&&&&& 特点：唯一可以进行IN/OUT传输的传输模式。
数据宽度：控制传输方式可以以8、16、32或64字节的数据进行传输，这取决于设备的传输速度。
&&&&&& USB主机和设备之间必须支持控制传输，通过端点0进行数据传输。控制传输分为令牌、数据传输和握手阶段。
&1.5.3 中断传输事务
作用：按照一定时刻轮询设备是否有中断传输请求
特点：查询频率取决于端点的模式结构，从1到255ms不等
中断传输主要用于实时性要求非常高的从机设备，如键盘操纵杆和Mouse等
传输过程也分为令牌阶段、数据传输和握手阶段&
1.6 USB描述符
&& USB协议中共定义了以下四种描述符：
&& 1) 设备描述符
&& 2) 配置描述符
&& 3) 接口描述符
&& 4) 端点描述符
&& 其关系如下图所示：
1.6.1 设备描述符
&&&&& 每个USB设备都有一个唯一的设备描述符，如下表所示：
1.6.2 配置描述符
&& 每个USB设备都有默认的配置描述符，支持至少一个接口，每个配置描述符如下表：
1.6.3 接口描述符
&& 设备应至少支持一个接口，如：块传输数据接口，部分设备可能支持其它的接口。复合设备可以支持额外接口，以支持音频和视频功能。标准中并没有定义此类接口。接口可能有多个可选设置，主机将会检查每个可选的设置。
1.6.4 端点描述符
&& 每个设备至少支持控制端点0。USB设备应该支持三类端点：控制端点、输入端点和输出端点。
&2. OTG协议
OTG设备采用Mini-AB插座，相对于传统的USB数据线，Mini-AB接口多了一根数据线ID，ID线是否接入将Mini-AB接口分为
Mini-A和Mini-B接口两种类型。在OTG设备之间数据连接的过程中，通过OTG数据线Mini-A和Mini-B接口来确定OTG设备的主从：
接入Mini-A接口的设备默认为A设备(主机设备)；接入Mini-B接口的设备，默认为B设备(从设备)。
&&&&&&& A设备和B设备无需交换电缆接口，即可通过主机交换协议(HNP)实现A、B设备之间的角色互换。同时，为了节省电源，OTG允许总线空闲时A设备判断电源。此时，若B设备希望使用总线，可以通过会话请求协议(SRP)请求A设备提供电源。
2.1 HNP(主机交换)协议
当Mini-A接口接入A设备并确定A设备为主机时；若B设备希望成为主机，则A设备向B设备发送SetFeature命令，允许B设备进行主机交换。B
设备检测到总线挂起5ms后，即挂起D+并启动HNP，使总线处于SE0状态。此时A设备检测到总线处于SE0状态，即认为B设备发起主机交换，A设备进
行响应。待B设备发现D+线为高电平而D-线为低电平(J状态)，表示A设备识别了B设备的HNP请求。B设备开始总线复位并具有总线控制权，主机交换协
2.2 SRP(会话请求)协议
&&& 对于主机，要求能响应会话请求；对于设备，仅要求能够发起SRP协议。OTG设备，不仅要求发起SRP，而且还能响应SRP请求。
&&& SRP分为数据线脉冲调制和电压脉冲调两种方式，B设备发起SRP必须满足以下两个条件：
&&& 1) B设备检测到A设备低于其有效的电压阈值，同时B设备低于有效的电压阈值。
&&& 2) B设备必须检测到D+和D-数据线至少在2ms的时间内低于有效阈值，即处于SE0状态。
&&& 数据线脉冲调制会话请求：B设备必须等到满足以上两个条件后，将数据线接入上拉电阻一定的时间，以备A设备过滤数据线上的瞬间电压。与此同时，B设备上拉D+以便于在全速模式下进行初始化操作。A设备在检测到D+变为高电平或D-变为低电平时产生SRP指示信号。
&&& Vbus脉冲调制会话请求：B设备同样需等待满足上述两个初始化条件，然后B设备通过对电容充电以提高总线电压，待达到总线上的电压阈值，唤醒A设备。在充电过程中，一定要保证充电的电压峰值在一定的范围以避免烧坏A设备。
3. USB驱动架构
&&&&& USB驱动如下图所示：
& 3.1 USB主机端驱动
&&& USB核心(USBD)是整个USB驱动的核心部分，从上图可知，一方面USBD对接收到USB主机控制器的数据进行处理，并传递给上层的设备端驱动软件；同时也接收来自上层的非USB格式数据流，进行相应的数据处理后传递给USB主机控制器驱动。
&& &USB数据传输都以URB(USB Request Block)请求、URB生成、URB递交、URB释放为
主线。从上图可知，当加载控制器驱动之后，注册根据集线器，hub和hcd驱动成为一个整体。接着，主机通过控制传输获取设备的控制描述符等信息，接着详
述整个控制传输的流程。usb_submit_urb依据是否连接到根集线器来决定调用urb_enqueue或rh_urb_enqueue函数。
&&& USB从设备通过集线器或根集线器连接到USB主机上。比如：主机通过根集线器与外界进行数据交互，根集线器通过探测数据线状态的变化来通知USB主机是否有USB外围设备接入。
&&& 在主机端控制器驱动加载的过程中，注册了根集线器，然后匹配了相应的hub驱动程序，同时完成了对Hub的轮询函数和状态处理函数的设置。这样，一旦hub集线器的状态发生变化，就会产生相应的中断，主机端控制器就会执行相应的中断处理函数，下图为hub驱动程序的流程图。
&&&&&& USB Core中的usb_init()函数中完成了对hub线程(khubd，在usb_hub_init函数中真正地创建)的创建，然后完成相应设备的探测。主机端控制器驱动进行探测时，将hub驱动和主机端控制器驱动结合在一起，相互之间完成调用。 相对于大容量存储设备与主机之间通过控制/批量传输，集线器与主机之间通过中断/控制方式完成数据交互。
3.2 USB设备端驱动
&&& 从上图可知，设备端驱动包含两部分：
&&& 1) 底层设备控制器驱动
&&& 2) 上层大容量存储类驱动
3.2.1 设备控制器驱动
&&&&&& USB设备控制器驱动主要实现Gadget API定义的函数和中断服务函数，可按功能划分为：API函数实现模块和中断处理模块。
&&&&&& API函数主要实现Gadget API定义的函数功能，如结构体usb_ep_ops和usb_gadget_ops中的函数、usb_gadget_register_driver函数。这些函数是供Gadget Driver调用。
&&&&&& 中断处理模块主要处理设备控制器产生的各种中断，包括端点中断、复位、挂起等中断。
上图为设备端控制器基本架构，主要完成了Gadget驱动和控制器驱动绑定、usb_gadget_register_driver注册。
3.3 OTG驱动
OS_FS: 文件系统
USBD: USB核心
HCD: 主机控制器驱动
UDC: 设备端控制器驱动
&&&&&& OTG设备支持HNP和SRP协议。OTG设备通过USB
OTG电缆连接到一起，其中接Mini-A接口的设备为A设备，默认为主机端，Mini-B接口的设备默认为B设备。当A、B设备完成数据交互之后，A、
B设备之间的USB OTG电缆进入挂起状态，如下图所示：
&&&&&&& 当B设备写入b_bus_req，向A设备发起HNP请求。待A设备响应之后，A设备发送a_set_b_hnp_en，B设备响应之后即进入主机状态，同时发送请求使用A设备set_device，这样A、B设备完成主从交换。
4. USB 传输流程
&4.1 USB初始化过程
&&&&&& USB驱动作为一个系统，集成了众多的驱动模块，注册过程非常复杂。从USB系统的角度来说，USB主机驱动主要包含：
&&&&&& 1) USB核驱动
&&&&&&&2) 主机控制器驱动
&&&&&& 3) 集线器驱动
&&&&&& 驱动的加载执行流程如下图所示：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& USB初始化过程
4.1.1 USB Core的初始化
&& USB驱动从USB子系统的初始化开始，USB子系统的初始化在文件driver/usb/core/usb.c
subsys_initcall(usb_init);&&
module_exit(usb_exit);&&
subsys_initcall()是一个宏，可以理解为module_init()。由于此部分代码非常重要，开发者把它看作一个子系统，而不仅仅是一
个模块。USB
Core这个模块代表的不是某一个设备，而是所有USB设备赖以生存的模块。在Linux中，像这样一个类别的设备驱动被归结为一个子系统。
subsys_initcall(usb_init)告诉我们，usb_init才是真正的初始化函数，而usb_exit将是整个USB子系统结束时的
清理函数。
4.1.2 主机控制器的初始化及驱动执行(以EHCI为例)
&& module_init(otg_init); 模块注册
&& static init __init otg_init(void);
&& platform_driver_register(); 平台注册
&& static int __init otg_probe(struct platform_device *pdev); 探测处理函数
&& reg = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0); 获取寄存器信息
&& data = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_MEM, 1); 获取内存信息
&& irq = platform_get_irq(pdev,0); 获取中断号
&& usb_create_hcd(&otg_hc_driver, &pdev-&dev, pdev-&dev.bus_id);
&& 分配和初始化HCD结构体。对设备数据空间进行分配，初始化计数器、总线、定时器、hcd结构体各成员值。
&& ret = usb_add_hcd(hcd,irq,SA_INTERRUPT);
&& 完成HCD结构体的初始化和注册。申请buffer，注册总线、分配设备端内存空间，向中断向量表中申请中断，注册根集线器，对根集线器状态进行轮询。
4.1.3 注册集线器
& &&& &register_root_hub(hcd);
在USB系统驱动加载的过程中，创建了集线器的线程(khubd)，并且一直查询相应的线程事务。HCD驱动中，将集线器作为一个设备添加到主机控制器驱
动中，然后进行集线器端口的初始化。在USB主机看来，根集线器本身也是USB主机的设备。USB主机驱动加载完成之后，即开始注册根集线器，并且作为一
个设备加载到主机驱动之中。
&&&&& &USB主机和USB设备之间进行数据交互，USB设备本身并没有总线控制权，U盘被动地接收USB主机发送过来的信息并做出响应。USB主机控制器与根集线器构成了主机系统，然后外接其它的USB设备。
&&&&&& 为了更好地探测到根集线器的状态变化，USB主机控制器驱动增加了状态轮询函数，以一定的时间间隔轮询根集线器状态是否发生变化。一旦根集线器状态发生变化，主机控制器就会产生相应的响应。
&&&& & USB主机和USB设备之间的数据传输以URB(USB Request Block)的形式进行。
&4.2 URB传输过程
&&& USB初始化过程中，无论是主机控制器驱动还是根集线器驱动，都是通过URB传输获取设备信息。
4.2.1&申请URB
&&&&struct urb *usb_alloc_urb(int iso_packets, gfp_t mem_flags)
&&& 为urb分配内存并执行初始化。
4.2.2 初始化URB
&&&&初始化具体的urb包&
static&inline&void&usb_fill_bulk_urb(struct&urb&*urb,&&
&&&&&struct&usb_device&*dev,&&
&&&&&unsigned&int&pipe,&&
&&&&&void&*transfer_buffer,&&
&&&&&int&buffer_length,&&
&&&&&usb_complete_t&complete_fn,&&
&&&&&void&*context)&&
static&inline&void&usb_fill_control_urb(struct&urb&*urb,&&
&&&&struct&usb_device&*dev,&&
&&&&unsigned&int&pipe,&&
&&&&unsigned&char&*setup_packet,&&
&&&&void&*transfer_buffer,&&
&&&&int&buffer_length,&&
&&&&usb_complete_t&complete_fn,&&
&&&&void&*context)&&
static&inline&void&usb_fill_int_urb(struct&urb&*urb,&&
&&&&struct&usb_device&*dev,&&
&&&&unsigned&int&pipe,&&
&&&&void&*transfer_buffer,&&
&&&&int&buffer_length,&&
&&&&usb_complete_t&complete_fn,&&
&&&&void&*context,&&
&&&&int&interval)&&
&&&&&& 不同的传输模式下，驱动为之申请不同的URB。其中，Linux内核只支持同步传输外的三种传输事件，ISO事务需要手工进行初始化工作。控制传输事务、批量传输事务、中断传输事务API如上所示。
&&&&& 三种事务传输模式下的URB初始化函数有很多相似之处，主要参数含义如下：
&&&&& & urb: 事务传输中的urb
&&&&& & dev: 事务传输的目的设备
&&&&&&& pipe: USB主机与USB设备之间数据传输的通道
&&&&& & transfer_buffer: 发送数据所申请的内存缓冲区首地址
&&&&& & length: 发送数据缓冲区的长度
&&&&& & context: complete函数的上下文
&&&&& & complete_fn: 调用完成函数
&&&&& & usb_fill_control_urb()的setup_packet: 即将被发送的设备数据包
&&&&& & usb_fill_int_urb()的interval: 中断传输中两个URB调度的时间间隔
4.2.3 提交URB
&&&&&& URB初始化完成之后，USBD开始通过usb_start_wait_urb()提交urb请求(它调用usb_submit_urb来真正的发送URB请求)，添加completition函数。
&&&& &接下来，从message.c传到主机控制器(hcd.c)，开始真正的usb_hcd_submit_urb()。此时，根据是否为根集线器，进入不同的工作队列。
&& usb_start_wait_urb-&
&& usb_submit_urb-&
&& usb_hcd_submit_urb
&& a) root_hub传输
&& 若为root hub，将调用rh_urb_enqueue()，共有两种传输事务(控制传输和中断传输)
static&int&rh_urb_enqueue&(struct&usb_hcd&*hcd,&struct&urb&*urb)&&
&&&&if&(usb_endpoint_xfer_int(&urb-&ep-&desc))&
&&&&&&&&return&rh_queue_status&(hcd,&urb);&&
&&&&if&(usb_endpoint_xfer_control(&urb-&ep-&desc))&
&&&&&&&&return&rh_call_control&(hcd,&urb);&&
&&&&return&-EINVAL;&&
&& b) 非root_hub传输
&& 对于非常root_hub传输，它调用:
&& status = hcd-&driver-&urb_enqueue(hcd, urb, mem_flags);
&& c) 批量传输
&& root_hub本身没有批量传输流程，按照控制传输流程，控制传输最终要通过switch语句跳转到Bulk-Only传输流程中。查看: 1334|回复: 9
mini头内部有几个类似金手指小金属片（那么细估计叫金属丝也可以），外围是金属壳，我想知道
这个mini头内部的小铜片应该是有关数据传输的。
充电这个功能是靠什么实现的，也是仅仅依靠内部那几条小铜片，还是外围包裹用的金属壳也是必须的。
请输入验证码：
。。。不是硬件专家，抱歉了
。。。不是硬件专家，抱歉了
现在手机用的是Micro USB插口，手机端5芯插座，外面二条镀金触片分别是电源正负极，中间二条触片是数据D+，D-，正中的触片一般用作OTG功能选通。
外面金属壳一般不用，它一般和电池负接在一起，起到接地的作用，配合带屏蔽层的数据线，可以加强抗干扰的作用。
给手机充电一般只需要用到电源正，负二个触点就可以实现，如果用的是数据线，标准USB接口插的是电脑，就利用D+，D-的功能识别为USB接口充电，并可以和电脑互通数据。
手机充电器不存在数据传输的功能，但它可以利用D+，D-的不同用法，实现充电加密，常用的加密方法是D+D-短接，手机识别到D+D-短接，就简单的认为是原装充电器，就可以全速充电，不然就只当USB口，最大500mA充电或是不充电。其它常用的加密方式就是苹果系列，实现方法要复杂一些，用4个电阻为D+，D-端口分压。还有其它加密方式，不常见点，最多的就是这两种。
best007 发表于
给手机充电一般只需要用到电源正，负二个触点就可以实现，如果用的是数据线，标准USB接口插的是电脑，就利用 ...
谢谢，也就是说实际起充电作用的还是里面5个线中的2个，外面的金属外壳起的是屏蔽和接地的保护作用，如果我想调整里面的形状达到适合我的手机的话，只要调整里面5根线就可以了
有问题最好返厂，技术好的可以自己换一下MIRCO USB母座，比较精密，有些难度。
best007 发表于
有问题最好返厂，技术好的可以自己换一下MIRCO USB母座，比较精密，有些难度。
恩，我只在USB线上折腾，手机我可不敢碰，折腾个能勉强用的线出来，年后返厂
best007 发表于
有问题最好返厂，技术好的可以自己换一下MIRCO USB母座，比较精密，有些难度。
返厂最可怕的是时间问题，据说来回整整20天，头晕，我去哪弄备用的手机啊！
只是充电不行？数据连接正常？如果这样的话干脆弄无线冲电吧。我正在蛋疼的折腾中。。。。
移动叔叔. 版权所有，专业的网络售后平台 (
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有时候我们的U盘会突然或者不正确的使用导致U盘提示无法访问...
MINI USB接口损坏修复方法
方正晶灵B20U盘做工精致，外形美观，但是其与主机连接没有使用标准的USB接口，而是通过使用MINI&USB转接线与主机进行数据传输。由于U盘内的MINI接口采用的是表面焊接技术，没有采用通孔焊接，所以经常出现在使用过程中，因为用户接口插反或用力过大造成MINI接口移位内陷，而无法使用。不过，后来的方正此系列产品已经改为伸缩式USB接口，就不会出现接口损坏的情况，也避免了出门要带根线的麻烦。
当MINI&USB接口出现损坏时，维修其实也很简单，只要懂点焊接技术，电路基础就可以。维修过程如下：　　1.拆卸　　这款U盘的封装没有采用通用的螺丝紧固方式，而是采用如图所示的方式，其匙环端采用螺丝直接压入的方式，外露部分为光滑面，无法使用普通工具进行拧下螺丝。所以维修时想拆下来，可以采用用小一字螺丝刀将扣环撬下来，或者采用尖嘴钳硬拧下螺丝的方式，不过此种方式会把紧固螺丝拧花，影响美观。只要把两个固定螺丝拧下来，再把印有方正LOGO的金属条沿USB接口方向推出，就会露出电路板。
2.焊接　　MINI&USB接口在电路板上的焊接共有六个焊点，四个USB数据连线，两个接地板固定。脱落的原因主要是MINI接地板的固定点焊接不牢，松动后导致MINI接头被直接推入所致。　　焊接不用多说了，只要按原位置焊好就行，两侧的接地点容易焊接，但四个数据线接点却不容易焊接，须使用尖头烙铁进行焊接。一定要注意在焊接时电烙铁一定要良好接地，否则闪存芯片或驱动芯片可能会因静电而击穿损坏；还有是MINI接口的位置不能偏斜。
3.检测　　插入MINI连接线，再与PC机连接，如果主机能够识别出U盘型号并顺利读出其中的数据，就说明修复成功了。
4.结束&　　再按原来拆机顺序反装回就可以了。如果两个紧固螺丝装回时不是很紧，容易掉出的话，可以使用点胶加固一下。&&&&
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