在之前的文章一次CAN波形分析之旅里，根據示波器采集的波形數據，詳細地分析了CAN通信。今天來分析USB數據，還是同樣的流程，但是這次使用matplotlib來協助分析。
USB基本波形
USB通過一對差分信號進行數據傳輸，這對差分信號叫D+和D-，用示波器抓取一段D+和D-的信號，保存成CSV格式，用matplotlib繪制該信號：
分了方便分析，我們將D+和D-分別繪制：
標記數據包(Packet)的組成：
進一步細化數據包(Packet)的內容
USB數據分析
起始幀數據包（FRAMEPACKET）
全速USB會每隔1毫秒發送一包起始幀數據包（FRAME PACKET），由PID，FRAME_NUMBER和CRC三部分：
PID（Packet ID）為數據包標識符，為8位長度，低4位為標識符數值，高4位值為低4位數值按位取反。起始幀數據包對應的PID為1010 0101(最左側為最高位，下同）
這里需要注意，USB數據流先傳輸最低字節的最低位，同時按照NRZI方式編碼，即（值不變表示數據'1'，值發生改變表示數據'0'）。
令牌數據包（TOKEN PACKET）
令牌數據包由PID，ADDR，ENDP和CRC四個段組成。一共有三種令牌：
- IN
- OUT
- SETUP
令牌IN對應的PID為0110 1001
令牌OUT對應的PID為1110 0001
令牌SETUP對應的PID為0010 1101
數據包(DATA PACKET)
數據包由PID，PAYLOAD，CRC三個段組成，
DATA1對應的PID為0100 1011
握手包(HANDSHAKE PACKET)
握手包只包含PID段，全速USB一共有3種握手狀態
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- ACK
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報告數據已經被成功收到。
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- NAK
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報告設備臨時無法發送或接收數據。也用於在中斷事務期間通知主機沒有要發送的數據。
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- STALL
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設備發現自己處於需要主機干預的狀態(端點停止，或者不支持控制管道請求)
ACK狀態對應的PID為1101 0010
NACK狀態對應的PID為0101 1010
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[參考資料]