Hello，大家好，今天我們來討論一下USB總線中的枚舉（Enumeration），首先簡單介紹一下USB系統的基本架構，它由USB主機、USB設備與USB電纜（本文忽略它）組成，如下圖所示：
最常見的主機就是電腦了，現在很多有USBOTG（On-The-Go）功能的手機也可以做主機，無需過多贅述。USB設備實在太多了，例如，手機、MP4、U盤、移動硬盤、打印機、掃描儀等等，當然，作為工程師的你還可能會購買其它一些使用USB接口的儀器，例如邏輯分析儀，示波器等等。無論USB設備的具體形式是怎么樣的，按照功能都可以分為兩大類，其中之一就是USB功能設備。剛剛提到的USB設備都屬於這類，它們都各自提供了一些特定的功能，例如，U盤就是存儲數據，示波器就是采集數據。
另外一類USB設備就是USB集線器（USB Hub），它的功能與網絡集線器相同，把一個USB接口擴展多個USB接口。例如，學校一個寢室有很多人，每個人都有一台電腦，但網線只有一根，怎么辦？用網絡集線器就可以解決這個問題，如下圖所示
我們只需要特別留意：USB系統的數據或指令傳輸都是由主機啟動的，USB設備只是根據主機的要求進行被動響應。在任意時刻，USB系統僅允許存在一個USB主機。
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好的，現在有一個問題得先弄明白：為什么在電腦同一個USB接口依次插入鼠標、鍵盤或其它USB設備，電腦都能夠正確地識別它的功能呢？這就是枚舉的功勞。為了形象地理解枚舉，我們來看一個面試對話場景：
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面試官：我看你的簡歷上說對三極管有比較深入的了解，那么請形象地講講三極管的放大原理。
你：好的，你可以把三極管的三個區比作三個國家，然后…..
面試官：這個故事是你自己總結的嗎？
你：不瞞你說，是通過微信公眾號《電子制作站》學來的。
面試官莞爾一笑：是嘛 ，難怪我怎么覺得這么熟悉，那另外一篇關於上下拉電阻的文章你看過沒有？
你：必須的呀！
面試官：那你說說拉電流與灌電流的區別？
你：拉與灌只是電流方向不同而已，具體到電路結構，就是…..
…..
面試官：好的，我覺得你的水平確實不錯，至少基礎非常扎實，不愧是關注《電子制作站》微信公眾號的老粉，值得信賴….
….
然后你就順利進入了該公司，拿到了一個代表你是公司員工的工牌….
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在以上面試過程中，面試官首先提出一個問題，根據面試者的反饋后再跳到另一個知識點，依此循環，繼而完成全面考察面試者業務水平的目的，最后才決定是否符合公司的錄用標准，這其實就是一個枚舉的過程。在面試的場景中，你就是USB設備，面試官就是USB主機，所以簡單的說，枚舉就是“識別”的同義詞。
同樣的道理，當USB鼠標插入到電腦時，電腦也需要詢問關於它的一些信息，以確定它到底是個什么東東。電腦當然是不能說話的，它只是會發送一些命令，USB設備必須對這些命令進行響應，不然枚舉就會失敗（問你話咋一聲不吭呢？面試失敗！）。當然，USB設備必須進行正確響應，亂來也會導致枚舉失敗（回答問題怎么牛頭不對馬嘴呢？面試失敗！）。當然，即便枚舉成功了，也不一定代表USB設備能用，枚舉成功只是萬里長征的第一些。（你小子面試時能說會道，做起實事來卻完全不頂用，明天卷鋪蓋滾蛋吧，趕緊從我眼前消失！失敗中的失敗！！）
概括來講，如果我們開發自己的USB設備，關鍵的兩個步驟是必須進行的。
其一：讓USB設備按照USB協議正確回應主機的命令，以成功完成枚舉。
其二：在枚舉成功后，把數據按正確的格式進行傳輸。
有些人想：蝦米？還要響應命令吶，粗看了一下，貌似很復雜，玩不了，回家洗洗睡了！哈哈，必須得打擊你一下，USB底層的實現確實有點復雜，但幸運的是，通常廠商都會把底層核心的東西做好了打包成庫，我們只要修改一些應用方面的數據即可。也就是說，如果你只是使用USB總線傳輸數據，底層的東西你沒機會（也不需要）去修改。
那到底需要修改什么才能成功完成枚舉呢？其實道理跟我們工程師做項目一樣！例如使用單片機控制新的器件時，第一步需要做的就是了解新器件的基本原理，包括通訊時序、寄存器的定義、硬件電路的連接要求等等。器件廠家為了方便用戶使用，通常都會准備好相應的數據手冊（datasheet），它包含了用戶應用該器件的所有信息。
同樣的道理，如果把你當成一台電腦，當USB鼠標插入USB接口時，你又是怎么知道它是鼠標，而不是鍵盤或其它設備呢？很明顯，你（電腦）也需要數據手冊之類能夠描述插入設備所有信息的媒介，對不對？USB協議中定義的描述符（descriptor）就是這個目的。
描述符在C語言實現層面通常就是結構體（Structure），應用上就是多個有一定關聯的信息的集合體。例如，我要定義一個員工的描述符，它應該包含姓名、性別、年齡、工號等等信息，如下所示：
也就是說，USB描述符就是用來描述相應的USB設備具體是什么，有什么特點，能做什么（是不是真的能做就不知道了），所以在源代碼編程自定義USB設備時，我們最先開始的工作就是：找到廠商提供的固件（firmware）或示例程序中描述符對應的位置，再根據USB協議的規定進行合適的修改。如果修改正常，廠商提供的固件會自動根據主機發送的命令提交你修改描述符信息，這樣主機才能正確識別（會提示你插入了新設備，可以正常使用了），至於它具體能不能起到什么功能，就是枚舉成功之后再去討論的事了，先通過面試這一關才能發揮咱們的才干吶！
USB協議定義了很多描述符，結構也遠比前面的員工信息要復雜的多，我們將在下一篇文章中繼續討論，么么噠～～