「USB波形分析」 全速USB波形数据分析(一)
cac55 2024-10-02 11:30 24 浏览 0 评论
在之前的文章一次CAN波形分析之旅里，根据示波器采集的波形数据，详细地分析了CAN通信。今天来分析USB数据，还是同样的流程，但是这次使用matplotlib来协助分析。
USB基本波形
USB通过一对差分信号进行数据传输，这对差分信号叫D+和D-，用示波器抓取一段D+和D-的信号，保存成CSV格式，用matplotlib绘制该信号：
分了方便分析，我们将D+和D-分别绘制：
标记数据包(Packet)的组成：
进一步细化数据包(Packet)的内容
USB数据分析
起始帧数据包（FRAMEPACKET）
全速USB会每隔1毫秒发送一包起始帧数据包（FRAME PACKET），由PID，FRAME_NUMBER和CRC三部分：
PID（Packet ID）为数据包标识符，为8位长度，低4位为标识符数值，高4位值为低4位数值按位取反。起始帧数据包对应的PID为1010 0101(最左侧为最高位，下同）
这里需要注意，USB数据流先传输最低字节的最低位，同时按照NRZI方式编码，即（值不变表示数据'1'，值发生改变表示数据'0'）。
令牌数据包（TOKEN PACKET）
令牌数据包由PID，ADDR，ENDP和CRC四个段组成。一共有三种令牌：
- IN
- OUT
- SETUP
令牌IN对应的PID为0110 1001
令牌OUT对应的PID为1110 0001
令牌SETUP对应的PID为0010 1101
数据包(DATA PACKET)
数据包由PID，PAYLOAD，CRC三个段组成，
DATA1对应的PID为0100 1011
握手包(HANDSHAKE PACKET)
握手包只包含PID段，全速USB一共有3种握手状态
- ACK
报告数据已经被成功收到。
- NAK
报告设备临时无法发送或接收数据。也用于在中断事务期间通知主机没有要发送的数据。
- STALL
设备发现自己处于需要主机干预的状态(端点停止，或者不支持控制管道请求)
ACK状态对应的PID为1101 0010
NACK状态对应的PID为0101 1010
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