USB 枚舉的具體過程詳細說明

ID:94349 · 發表于 2015-11-10 01:40

USB的的監控用得較多的是BUSHund，但是這個BUSHound這家伙不能監控USB的枚舉，我們使用USBMonitor就能很好地實現這一過程。

工具：
USB Monitor 2.26
USB 移動硬盤
personal Computer

軟體的安裝：
這個問題難度不大，一般下載完成后，一路解壓縮即可，最后點擊完成，安裝OK！

監控USB的枚舉：
1.啟動安裝好后的USB Monitor，點擊“file”，“new Session”，如圖：

2.在彈出的對話窗口中選擇“下一步”，如圖：

3.在“Monitoring Session Type”對話框中選擇“USB Montitor”，點擊下一步，如圖：

4.在“configurating The USBMonitor”對話框中選擇你需要見識的USB口，如果這是你還沒有將任何USB設備插入主機，將顯示如下界面：

5.將需要監控的USB設備插入主機USB接口，這是將會在某選項的后面多出一些內容，如下圖所示，此處選擇"USB MassStorage".
tips：當我們要監控我們自己開發的設備時，可以瞎弄一個U盤插入其中一個USB接口，在此步中選擇我么能插入的U盤，在實際檢測過程中，將我們開發的USB設備插入這個USB接口即可！

6.在“Configure Data Processing”對話框中選擇“Request View”，并點擊下一步：

7.彈出你的U盤，然后在USB Monitor主界面里點“Edit”->"Clear View",如下圖所示：

8.插入你的U盤，記得徐插在同一USb接口，！此時，USBMonitor會監測到許多數據流，我們切換到Complete標簽，如圖：

以下是USB 設備枚舉的分析過程：
通過以上操作以后，我們可以對USB Monitor監測到的數據進行分析了，如下：
1.按“CTRL+F”，查找第一個“Descriptor Request”，從此處開始是對我們有用的信息：如圖：

2.對USB Monitor 現實的數據進行分析：

①序列號，可理解為一個上行或者下行數據流標號，無實際意義
②命令類型，括號里的“Down”代表輸出數據，即主機到設備
③命令數據流，出現“Setup Pocket”后面，十六進制
④對命令數據的簡單分析
⑤傳輸類型，括號里的“Up”代表輸入數據，及設備到主機
⑥設備返回的數據流，十六進制
⑦對命令（請求）數據的詳略分析（其中對“Request”的分析應該有BUG，0X6應為Get_Descriptor，而USb Monitor 解釋為Get_Configuration）

以上沒有看到對上行數據（數據返回的數據）的分析，我們只要將鼠標停留在設備返回數據流出（上圖⑥），就會彈出對上行數據的分析畫面，如圖：

3.枚舉過程分析
a.主機第一次發出請求描述符命令，數據流為：
80 06 00 02 00 00 0900 bRequest的值為0X06，代表Get_Descriptor命令
但為什么描述符呢？
wValue的高字節表示了描述符的類型，
此處的wValue值為0X0100，所以高字節為0X01，代表設備描述符!!
設備返回的數據為：12 01 00 02 00 00 00 40 51 09 0E16 00 02 01 02 0301
bLength的值為0X12，表示此描述符的長度
bDescriptorType的值為0X01，代表設備描述符
bcdUSb的值為0X0200，代表USB協議的版本號，此處2.0版，入股歐威0X0110則表示1.1版
bDeviceClass和bDeviceSubClass讀為0，表示設別類別有接口描述符指定，
bDeviceProtoco值為0，但并不代表它不支持USb定義的標準設備類協議，因為此時可有接口描述符指明設備支持的協議
bMaxPocketsize0的值為0X40，表示端點0的數據包最大長度為64字節
iManufacturer、iProduct和iSeriousNumber的值分別為0X01、0X02和0X03，表示字符串索引在主機讀取字符串的命令中，將以這幾個值來填充wIndex字段

b.主機再次發出請求描述符指令，數據流為：
80 06 00 02 00 00 09 00
wValue的高字節為0x02表示配置描述符，表示請求配置描述符
wLength的值為0x0009，表示要求返回的數據長度為9個字節。
這次設備返回的數據只有9個字節：
09 02 20 00 01 01 00 80 32
第一位數為bLeng域，其值為0x09，代表此描述符的長度。
bDecriptorType的值為0x02，表示配置描述符。
wTotalLength的值為0x0020，表示包括此配置描述符、接口描述符、端點描述符和設備類及廠商定義的描述符的總長為32個字節。
bNumInterfaces的值為0x01，表示該配置支持1個接口。
MaxPower的值為0x32，表示總線耗電量為50×2=100mA。

c.主機第一次請求設備的配置描述符后得知包括:
配置描述符、接口描述符、端點描述符等在內的描述總長為32個字節后
這此主機再次發出請求配置描述指令，這次命令與上一個命令只有wLength字段的值不一樣:
這次wLength的值為0x20，表示要求設備返回32個字節，正好和上次命令中設備返回的wTotalLength信息一致。設備返回的數據流為如下圖所示，

USB Monitor已經將配置描述符、接口描述符、和端點描述符用不同的背景色區分開來，鼠標停留在不同的區域將彈出對此描述符的具體分析。
第一個描述符的數據為：09 02 20 00 01 01 00 8032，
和上一次請求配置描述符得到的數據一模一樣，這里不再分析。
第二個描述符的數據為：09 04 00 00 02 0806 50 00，
bLength為0x09表示此描述符為9個字節
bDescriptorType的值為0x04表示接口描述符
bInterfaceNumber為0x00表示此配置接口的索引值。
bNumEndpoint的值為0x02表示此接口端點數為兩個。
bInterfaceClass的值為0x08表示大數據存儲類
bInterfaceSubClass的值為0x06，其含義因bInterfaceClass的不同而不同，
由于此處 bInterfaceClass的值指定了此設備屬大數據存儲類，
所以需要查看大數據存儲類(Mass storageclass device)相關協議標準，經查詢得知:
bInterfaceSubClass為0x06時代表傳輸協議工業標準為SCSI。
bInterfaceProtocol的值為0x50，
大數據存儲類協議規定其含義為通訊方式為批量傳輸(Bulk-only)。

d.在請求完配置描述符后，主機發出請求字符串描述符指令。
請求字符描述符分兩大步，每大步又分兩小步，
兩大步為：
先請求字符串描述符語言ID(此時wIndex的值設為零),再請求UNICODE編碼的字符串描述符。
不管是請求語言ID還是UNICODE編碼的字符串描述符，都要分成兩小步：
先請求設備返回相應字符串描述符的前兩個字節，第一個字節代表了此字符串描述符的長度，主機根據這個長度再次請求相應字符串描述符，這次得到整個字符串描述符。
首先取得語言ID的前兩個字節，數據流為：
80 06 00 03 00 00 0200
wValue的高字節為0x03，表示字符串描述符。
wIndex的值為0x0000，表示讀取語言ID。
wLength為0x0002要求設備返回2個字節數據。
設備返回的數據為0403，第一個字節為0x04表示語言ID字符串描述符長度為4個字節。

e.主機根據上次讀取的語言ID字符串描述符長再次讀取此描述符，
這次讀出全部語言ID描述符。主機發出的數據流為：
80 06 00 03 00 00 04 00
其中wValue的高字節為0x03，表示字符串描述符，
wIndex的值為0x00，表示讀取語言ID。
wLength為0x0004要求設備返回4個字節數據。設備返回的數據流為：04 03 09 04，
bLength的值為0x04表示此描述符長度為4個字節，
bDescriptorType的值為0x03表示字符串描述符。
wLANGUID的值為0x0409，表示英語

f.讀取完字符串描述符支持的語言ID后將讀取UNICODE編碼的字符串描述符，
同讀取語言ID一樣，
主機同樣會分兩步讀取。主機發出的命令數據流為：
80 06 0303 09 04 02 00
wValue的高字節為0x03，表示字符串描述符，
低字節為0x03，表示讀取索引為3的字符串描述符(在第1步讀取的設備描述中iSerialNumber字符串的索引為3，
所以這里實際讀取的是設備序列號)。
wIndex的值為0x0409，表示語言ID。
wLength的值為0x0002，表示要求設備返回此描述符的前兩個字節。
設備返回的數據流為：3203，第一個字節的值為0x32表示此字符串描述符的長度為50個字節。

g.在取得UNICODE字符串描述符的長度后，
主機根據這個長度讀取整個UNICODE字符串描述符。
主機發出的命令數據流為：
80 06 03 03 09 04 32 00
wValue的高字節為0x03，表示字符串描述符，低字節為0x03表示讀取索引為3的字符串描述符。
wIndex的值為0x0409表示語言ID。
wLength的值為0x0032，表示要求設備返回50個字節的數據。
設備返回的數據從第三個字節開始為Unicode編碼的字符串，
這里返回的字符串是：20070620000000005918B19E

h.在讀取完字符串描述符后，主機發出Set_Configuration選擇配置索引以激活這個設備的一個配置，
然后設備對這一命令作出回應。(不知為何USBMonitor對這此命令的數據流沒有顯示出來)

i.主機發出Set_Interface指令激活設備的某個接口，然后設備對此指令作出回應

j.以上為所有USB設備枚舉過程中都會經歷的過程，
后續的配置過程將根據不同的設備分類
(見《USB開發基礎－－USB命令（請求）和USB描述符》中表6)而有所不同。
下圖所示為此實驗所用優盤的后續配置過程的一部分。
對于具體設備類相關協議規定的枚舉過程就不作分析了，請大家參考相關設備類協議。

ID:64089 · 發表于 2015-11-11 18:19

分析的非常好，對于想學習USB的來說確實很實用哦！

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