【RISC-V MCU CH32V103测评】 ---前进的维子---USB枚举概念

wintonson

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【RISC-V MCU CH32V103测评】 ---前进的维子---USB枚举概念 

前进的维子

2021年1月26日

前言： 

目的： 

第一部分：概念准备 

1.1：概念汇总 

1.2：概念构成和理解 

1.2.1、包 

1.2.2、事务 

1.2.3、控制传输 

1.2.4、枚举过程 

第二部分：芯片特点与USB概念的结合 

2.1：强制复位 

2.2：操作的USB设备地址 

2.3：端点和PID 

2.4：接入设备的检查功能 R8_USB_MIS_ST 

2.5：从哪里发 发多少 

第三部分：总结 

 

前言：

本文“维子”将给大家简单介绍一下CH32V103的USB host部分。

我们仔细看看开发板，开发板除了两个灯，连个用户按键都没有对吧。但是我们看到了两个USB口，一个TypeC口 一个 普通口。特别，这个普通U口是母头的。维子想这应该就是，这个板子故意设计的地方。那也就是说，这个芯片的USB部分是它的卖点。那么，“维子”就简单的学习了一下芯片使用手册，结合分析官方例程，这里做一个USB部分的测评。

毕竟USB的内容还是蛮多的，这篇文章只写到枚举。（本想把代码分析也写上来，篇幅太长，写不完。）

目的：

希望通过本文，读者能够：1、对USB枚举的过程有一个了解。2：对USB的某些基本概念有所了解。3：对ch32v103的USB手册和教程能有一个大体的认识。

 

第一部分：概念准备

说在前面，这些概念要放到脑子里理解是需要一个过程的。“维子”资质平平，理解这些概念的时候，可是认认真真的仔细思考了半天。

学习什么都不难，只要付出自己的时间都能学会，USB也不难。作为电子工程师，“快速的学习”是必备的技能。拿到一个陌生的器件，或者陌生的“协议”（USB其实也是种协议），我们必须以较短的时间弄清他的根本是什么，在应用层面要会用。

学习最好的东西是什么呢? 是前人的笔记和书籍。我手里刚好有一本《圈圈教你玩转USB》。从这本书的前面基本概念入手开始学习。

“维子”把自己学习的东西整理一下，给大家分享一下。

必须要掌握的概念和维子自己理解：（不说专业术语，专业术语自己查网上去）

1.1：概念汇总

序号	概念名	理解
1	包	USB通信的底层单元。数据传输的基本单元
2	事务	由包构成的通信单元
3	传输	由事务构成的通信过程
4	枚举	就是把设备的描述符弄到主机里面的过程
5	设备地址	接入的从机的地址（以，圈圈举的教学楼为例）
6	端点	上面的教学楼里的203教室的教室
7	描述符	这个不用说了就是描述符呗
8	枚举	枚举就是主机获取从机的各种描述的过程

 

用这个图来理解描述的关系

（本图片截取自ch32v103官方的说明文档）

1.2：概念构成和理解

1.2.1、包

包
1	同步域		主从两边“同步”统一思想的意思
2	PID		就是包的标志。就是包要干啥。
3	EOP		包结束。
枚举可能用到的PID
类		PID名字		说明
令牌类		SETUP		通知从机将要开始控制传输
数据类		DATA0/DATA1		0开始 然后是1 然后是0这样的
握手类		ACK		确认

 

1.2.2、事务

事务 (USB设备驱动 向USB控制器驱动请求的每次传输被称为一个事务（Transaction）)
令牌包	谁：主机	启动一个事务
数据包	谁：主机/从机（令牌包定）	发送的数据 （有时候可以没有）
握手包	谁：数据接收方（数据包的反方）	ACK应答或NAK不应答

1.2.3、控制传输

控制传输
建立过程	主机发送令牌包SETUP
	主机发送数据包：DATA0
	设备返回握手包：ACK或不应答
数据过程	多个数据事务构成，同一方向。换向则进状态过程	第一包必须DATA1
状态过程	方向与数据过程相反。	只用DATA1包
应用场合	设备的枚举过程和对数据准确性要求较高的场合

 

1.2.4、枚举过程

过程	干啥
1	首次复位，和0号设备的0端点通信，获取设备描述符长度
2	二次复位，和0号设备的0端点通信，设置设备地址
3	和新地址设备的0号端点通信，再次获取设备描述符
4	获取配置描述符

表格里都是“维子”主机的理解。总比

第二部分：芯片特点与USB概念的结合

对于任何USB应用的芯片，都是建立在USB协议的基础上的（好有道理的废话）。这款CH32V103单片机的USB外设，就是一个让应用工程师方便使用USB的工具。具体芯片的USB的特点和使用方法，我们要认真的看官方提供的手册、说明文档。 手册不多224-239一共15页。说实话不多。我们主要看：关于枚举的部分。

先整体阅读一遍。知道：可做主，可做从，支持四种传输。寄存器分为：主寄存器、设备控制寄存器、主机控制寄存器。

我们应该关那些事情呢？1，U盘接入的时候单片机怎么知道？2：如果进行枚举的第一次复位获取设备描述符？-----也就是要复位，如果设置“端点”和“PID”然后用控制传输获取设备描述符。怎么知道传完了？用到那些寄存器。3：如何二次复位，并且发送设置设备号。4：如何获取设备描述符和获取？

好了，我们带着问题来阅读书册，将会很好理解。

2.1：强制复位

R8_UHOST_CTRL .RB_UH_BUS_RESET

2.2：操作的USB设备地址

2.3：端点和PID

2.4：接入设备的检查功能 R8_USB_MIS_ST 

2.5：从哪里发 发多少

先摘抄到这里把，更详细的小伙伴们还是自己看吧。主要是帖子里加图片太费劲了。这些点可能还不全面。

 

第三部分：总结

本文是USB部分的的第一篇。主要是讲了一些概念，还有通信的过程中用到的的一些寄存器。希望对小伙伴有所启发。

 

第四部分：一些感想

1：要想读懂资料，就要把东西用自己语言表达出来。当你把你学会的东西，完整的讲给别人，并且别人能一次性的接受的视乎，才是真正的掌握了。“茶壶里煮饺子---肚里有道不出”，其实还是没彻底懂。

 

2：芯片的设计指导文件，就是芯片个性和脾气的表现。对指导文件越熟悉，越能体会芯片的脾气。理解越深刻。（这话是我以前的技术老板说的，很有道理）

wintonson

自己一个字一个打出来的，除了一张图是官方的借来的，其他都是100%原创。表达能力一般，有朋友存在问题的，可以留言，我尽量继续说明。

okhxyyo

有句古话说，理不辨不明。所以说出来是很重要的

wintonson

okhxyyo 发表于 2021-1-26 19:38 有句古话说，理不辨不明。所以说出来是很重要的

我遇到过一个技术领导，比我小三岁，但是理论水平比我高。从他那学到的，把东西说出来！自己就忘不了了。

freebsder

谢谢分享，很详细，期待完成一个系列。

w494143467

这给出来的系列不错！

wintonson

freebsder 发表于 2021-1-26 22:42 谢谢分享，很详细，期待完成一个系列。

我只是业余时间做做学习笔记。一点一点的来吧，一步一个脚印，能走的远一点。

方法欧锦

非常棒非常棒非常棒非常棒非常棒

wintonson

方法欧锦 发表于 2021-1-27 15:12 非常棒非常棒非常棒非常棒非常棒

谢谢，这些小伙伴的肯定，一定继续努力