本文以一個(gè)實(shí)際USB設(shè)備枚舉的數(shù)據(jù)過程，講述了USB協(xié)議中的一些關(guān)鍵概念和重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、時(shí)序；在此基礎(chǔ)上，簡單介紹本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，然后圍繞如何實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備枚舉，從底層到高層詳細(xì)地介紹了本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：USB主機(jī)? SL811HS? 51單片機(jī)? 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(lǐng)域廣為應(yīng)用的新型接口技術(shù)。USB接口通用性好、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、傳輸方式多樣、成本低、易于擴(kuò)展且便于使用，這些優(yōu)點(diǎn)使它受到許多硬件廠商的青睞，其相關(guān)設(shè)備種類越來越多，數(shù)量越來越大。
然而，USB的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中居于核心地位的是主機(jī)，任何一次USB的數(shù)據(jù)傳輸都必須由主機(jī)來發(fā)起和控制，所有的USB外設(shè)都只能和主機(jī)建立連接，任何兩個(gè)外設(shè)之間無法直接通信。目前，大量扮演主機(jī)角色的是個(gè)人電腦PC機(jī)。目前使用的USB移動(dòng)設(shè)備，如U盤，MP3隨身聽，USB接口的移動(dòng)硬盤、移動(dòng)光驅(qū)及數(shù)碼相機(jī)等等，都只能在PC機(jī)上使用，只能通過PC機(jī)來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和文件交換，這無疑給USB移動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用帶來了局限性。
因此，如果能拋開PC機(jī)，使用輕便、廉價(jià)的設(shè)備就能讀寫操作USB外設(shè)，這將拓寬USB接口的應(yīng)用范圍，使人們享受更多更方便的USB接口電子產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)使用51系列單片機(jī)對USB主機(jī)接口芯片SL811HS進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了USB主機(jī)的一項(xiàng)重要功能：枚舉USB設(shè)備。
2．關(guān)于USB協(xié)議
在本設(shè)計(jì)中，由于采用了USB主機(jī)的接口芯片，所以不需要詳細(xì)了解USB傳輸?shù)牡讓游锢硖匦裕仨毶钊肜斫釻SB的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議層，具體來說，就是USB傳輸中數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)字段的格式和時(shí)序是如何的。
2.1設(shè)備的枚舉
主機(jī)對USB設(shè)備的枚舉指的是主機(jī)對設(shè)備的檢測和配置。
在說明主機(jī)的枚舉功能前，需要說明一下USB傳輸?shù)臄?shù)據(jù)基本結(jié)構(gòu)和格式。
從表1可見，在USB的數(shù)據(jù)傳輸中：
主要有四種傳輸事務(wù)類型（控制、批量、中斷、同步），而主機(jī)枚舉設(shè)備的功能是只需要通過控制傳輸實(shí)現(xiàn)的。
控制傳輸有三個(gè)傳輸階段（建立、數(shù)據(jù)、狀態(tài)，其中數(shù)據(jù)階段是可選的）。
每個(gè)傳輸階段又由三個(gè)包組成（令牌包、數(shù)據(jù)包、握手包、特殊包）。

表 1? USB傳輸?shù)臄?shù)據(jù)基本結(jié)構(gòu)和格式
傳輸事務(wù)類型?階段?包
控制?建立?令牌包
??數(shù)據(jù)包
??握手包
?數(shù)據(jù)?令牌包
??數(shù)據(jù)包
??握手包
?狀態(tài)?令牌包
??數(shù)據(jù)包
??握手包
批量?（不分階段）?令牌包
??數(shù)據(jù)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(biāo)識域（PID）?SETUP、OUT、IN、SOF、
DATA0、DATA1、
ACK、NAK、STALL、
PRE
地址域?ADDR
端點(diǎn)域?ENDP
幀號域?FRAM
數(shù)據(jù)域?DATA
校驗(yàn)域?CRC5、CRC16
其中，同步域的實(shí)際二進(jìn)制編碼為”_0000 0001”；另外，每個(gè)包是以SE0態(tài)作為結(jié)束標(biāo)志的。
下面，就以一個(gè)實(shí)際設(shè)備枚舉的全過程為例，說明USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恍┚唧w細(xì)節(jié)（在這里，將不列出每個(gè)包的同步域和結(jié)束標(biāo)志）。
2.1.1主機(jī)檢測到有設(shè)備插上，總線復(fù)位
當(dāng)設(shè)備與主機(jī)連接時(shí)，主機(jī)就會(huì)檢測到一個(gè)連接條件（USB接口芯片向CPU發(fā)出中斷請求），主機(jī)就開始進(jìn)行總線復(fù)位（主機(jī)強(qiáng)制輸出SE0，即強(qiáng)制把D＋和D－兩信號線拉為低電平）。