USB开发基础－－实例讲解USB的枚举（配置）过程

在阅读本言之前建议您先看看（）的另两篇文章： USB开发基础－－了解USB的通讯过程和USB开发基础－－USB命令（请求）和USB描述符。

所需要工具

• USB Monitor2.26
• 优盘一个

　　网上大量介绍用bus hound作监控软件，我们为什么不选bus hound而选USB Monitor呢，因为bus hound在WindowsXP环境不能监控USB枚举（配置）过程，它只有在Windows2000下才能实现这个功能。不过用bus hound做除枚举以外的数据分析还是比较好用的。USB Monitor的唯一缺点是找不到它的破解版，只能试用大约一个月的时间。

USB Monitor的安装

　　下载USB Monitor2.26， 安装一路next下去即可，安装完成后将会提示您重新启动系统。

启动您的USB Monitor

1、运行安装好后的USB Monitor，点击“File”→“New Session”

 2、在弹出的对话框中点“下一步”

3、在“Monitoring Session Type”对话框中选择“USB Monitor”后点下一步

4、在“Configurating the USB Monitor”对话框中提示您选择哪一个USB设备需要监视，如果这时您还没有将任何USB设备插入主，将显示如下界面，我们怎么知道应该选择哪一项呢？请看第5步﹍

5、将您需要监控的USB设备插入主机USB端口，这时将会在某在项后面多出一些内容，如下图所示，我这里选择“USB Mass Storage”。小技巧：当我们要监控我们自己开发的设备时，可以先用一个优盘插入其中一个USB端口，在此步中选择我们插入的优盘，在实际监测过程中将我们开发的USB设备插入这个USB插口即可。

 6、在“Configure Data Processing”对话框中选择“Request View”并点下一步

7、弹出您的优盘，然后在USB Monitor主界面里点“Edit”->“Clear View”，如下图所示

8、插入您的优盘，记得一定要插在同一USB插口哟！此时USB Monitor会检测许多的数据流，我们切换到Complete标签，如下图所示：

 

 分析USB设备的枚举过程

　　通过以上的操作后，我们现在可以对USB Monitor监测到的数据进行分析了。

1、按“Ctrl + F”，查找第一个“Descriptor Request”，从这里开始是对我们有用的信息。

2、对USB Monitor显示的数据结构进行分析：

①序列号，可理解为一个上行或下行数据流标号，无实际意义
②命令类型，括号里的“Down”代表输出数据，即主机到设备
③命令数据流，出现“Setup Packet”后面，十六进制
④对命令数据的简单分析
⑤传输类型，括号里的UP代表输入数据，即设备到主机
⑥设备返回的数据流，十六进制
⑦对命令（请求）数据的详略分析（其中对“Request”的分析应该有BUG，0x6应为Get_Descriptor，而USB Monitor解释为Get_Configuration）

以上没有看到对上行数据（设备返回的数据）的分析，我们只要将鼠标停留在设备返回数据流处（上图所示标记⑥），就会弹出对上行数据的分析画面，如下图所示：

3、枚举过程分析

1）、主机第一次发出请求描述符命令，数据流为：80 06 00 02 00 00 09 00，bRequest的值为0x06，代表Get_Descriptor命令，但为什么描述符呢？wValue的高字节表示了描述符的类型，此处wValue的值为0x0100，所以高字节为0x01，代表设备描述符（见《USB开发基础－－USB命令（请求）和USB描述符》中表5）；设备返回的数据为：12 01 00 02 00 00 00 40 51 09 0E 16 00 02 01 02 03 01，bLenght的值为0x12，表示此描述符的长度。bDecriptorType的值为0x01，代表设备描述符。bcdUSB的值为0x0200，代表USB协议的版本号，此处2.0版，如果为0x0110则表示1.1版。bDeviceClass和bDeviceSubClass都为0，表示设备类别由接口描述符指定。bDevicePortocol的值为0，但并不代表它不支持USB定义的标准设备类协议，因为此时可由接口描述符指明设备支持的协议。bMaxPacketSize0的值为0x40，表示端点0的数据包最大长度为64字节。iManufacturer、iProduct和iSerialNumber的分别为0x01、0x02和0x03，表示字符串索引，在主机读取字符串的命令中将以这几个值来填充wIndex字段。

　　　　　　　　请求设备描述符的数据流

2）、主机再次发出请求描述符指令，数据流为：80 06 00 02 00 00 09 00，wValue的高字节为0x02表示配置描述符，表示请求配置描述符，wLength的值为0x0009，表示要求返回的数据长度为9个字节。这次设备返回的数据只有9个字节：09 02 20 00 01 01 00 80 32，第一位数为bLeng域，其值为0x09，代表此描述符的长度。bDecriptorType的值为0x02，表示配置描述符。wTotalLength的值为0x0020，表示包括此配置描述符、接口描述符、端点描述符和设备类及厂商定义的描述符的总长为32个字节。bNumInterfaces的值为0x01，表示该配置支持1个接口。MaxPower的值为0x32，表示总线耗电量为50×2=100mA。

　　　　　　　　第一次请求配置描述符的数据流

3）、主机第一次请求设备的配置描述符后得知包括配置描述符、接口描述符、端点描述符等在内的描述总长为32个字节后，这此主机再次发出请求配置描述指令，这次命令与上一个命令只有wLength字段的值不一样，这次wLength的值为0x20，表示要求设备返回32个字节，正好和上次命令中设备返回的wTotalLength信息一致。设备返回的数据流为如下图所示，USB Monitor已经将配置描述符、接口描述符、和端点描述符用不同的背景色区分开来，鼠标停留在不同的区域将弹出对此描述符的具体分析。第一个描述符的数据为：09 02 20 00 01 01 00 80 32，和上一次请求配置描述符得到的数据一模一样，这里不再分析。第二个描述符的数据为：09 04 00 00 02 08 06 50 00，bLength为0x09表示此描述符为9个字节，bDescriptorType的值为0x04表示接口描述符，bInterfaceNumber为0x00表示此配置接口的索引值。bNumEndpoint的值为0x02表示此接口端点数为两个。bInterfaceClass的值为0x08表示大数据存储类（见《USB开发基础－－USB命令（请求）和USB描述符》中表11），bInterfaceSubClass的值为0x06，其含义因bInterfaceClass的不同而不同，由于此处bInterfaceClass的值指定了此设备属大数据存储类，所以需要查看大数据存储类(Mass storage class device)相关协议标准，经查询得知bInterfaceSubClass为0x06时代表传输协议工业标准为SCSI。bInterfaceProtocol的值为0x50，大数据存储类协议规定其含义为通讯方式为批量传输(Bulk-only)。

　　　　　　　　第二次请求配置描述符的数据流

4)、在请求完配置描述符后，主机发出请求字符串描述符指令。请求字符描述符分两大步，每大步又分两小步，两大步为：先请求字符串描述符语言ID(此时wIndex的值设为零)，再请求UNICODE编码的字符串描述符。不管是请求语言ID还是UNICODE编码的字符串描述符，都要分成两小步：先请求设备返回相应字符串描述符的前两个字节，第一个字节代表了此字符串描述符的长度，主机根据这个长度再次请求相应字符串描述符，这次得到整个字符串描述符。

首先取得语言ID的前两个字节，数据流为：80 06 00 03 00 00 02 00，wValue的高字节为0x03，表示字符串描述符。wIndex的值为0x0000，表示读取语言ID。wLength为0x0002要求设备返回2个字节数据。设备返回的数据为04 03，第一个字节为0x04表示语言ID字符串描述符长度为4个字节。

5)、主机根据上次读取的语言ID字符串描述符长再次读取此描述符，这次读出全部语言ID描述符。主机发出的数据流为：80 06 00 03 00 00 04 00，其中wValue的高字节为0x03，表示字符串描述符，wIndex的值为0x00，表示读取语言ID。wLength为0x0004要求设备返回4个字节数据。设备返回的数据流为：04 03 09 04，bLength的值为0x04表示此描述符长度为4个字节，bDescriptorType的值为0x03表示字符串描述符。wLANGUID的值为0x0409，表示英语。

 

6)、读取完字符串描述符支持的语言ID后将读取UNICODE编码的字符串描述符，同读取语言ID一样，主机同样会分两步读取。主机发出的命令数据流为：80 06 03 03 09 04 02 00，wValue的高字节为0x03，表示字符串描述符，低字节为0x03，表示读取索引为3的字符串描述符(在第1步读取的设备描述中iSerialNumber字符串的索引为3，所以这里实际读取的是设备序列号)。wIndex的值为0x0409，表示语言ID。wLength的值为0x0002，表示要求设备返回此描述符的前两个字节。设备返回的数据流为：32 03，第一个字节的值为0x32表示此字符串描述符的长度为50个字节。

7)、在取得UNICODE字符串描述符的长度后，主机根据这个长度读取整个UNICODE字符串描述符。主机发出的命令数据流为：80 06 03 03 09 04 32 00，wValue的高字节为0x03，表示字符串描述符，低字节为0x03表示读取索引为3的字符串描述符。wIndex的值为0x0409表示语言ID。wLength的值为0x0032，表示要求设备返回50个字节的数据。设备返回的数据从第三个字节开始为Unicode编码的字符串，这里返回的字符串是：20070620000000005918B19E

 

8)、在读取完字符串描述符后，主机发出Set_Configuration选择配置索引以激活这个设备的一个配置，然后设备对这一命令作出回应。(不知为何USB Monitor对这此命令的数据流没有显示出来)

9)、主机发出Set_Interface指令激活设备的某个接口，然后设备对此指令作出回应。

 10)、以上为所有USB设备枚举过程中都会经历的过程，后续的配置过程将根据不同的设备分类(见《USB开发基础－－USB命令（请求）和USB描述符》中表6)而有所不同。下图所示为此实验所用优盘的后续配置过程的一部分。对于具体设备类相关协议规定的枚举过程就不作分析了，请大家参考相关设备类协议。

 

温馨提示：

　　有一个关于USB开发方面的开源项目－，整个开发过程写得非常详细，不防参考一下，您还可以进入她的论坛参与此项目的讨论。