USB數據流模式：枚舉在設備可以與應用進行通信前，USB 主機需要了解設備狀態并給它分配設備驅動程序。實現這一初始信息交換的過程就叫作枚舉。在枚舉過程中，根據USB V2.0 規范的定義，設備將經歷以下設備狀態：

1. 上電狀態(Powered)

2. 缺省狀態(Default)

3. 地址狀態(Address)

4. 配置狀態(Configured)

另外還有兩個USB 設備狀態，“連接狀態”(attached)和“掛起狀態”(suspended)。枚舉過程的具體細節超出了本文的范圍;不過，在設備配置中使用的命令與結構是相關的。

描述符是讓USB 主機能獲取設備信息的數據結構。在枚舉過程中，主機請求描述符，從最上層設備描述符開始，一直到最低層端點描述符，順序如圖5 所示。

圖5

枚舉過程

下面概述一下USB 設備的枚舉過程所包含的步驟，并講解設備在枚舉過程如何經歷從上電到缺省、地址以及配置這幾個狀態。

1. 用戶將一個USB 設備插入USB 端口。主機為端口供電，設備此時處于上電狀態。

2. 主機檢測設備。

3. 集線器使用中斷通道將事件報告給主機。

4. 主機發送Get_Port_Status(讀端口狀態)請求，以獲取更多的設備信息。

5. 集線器檢測設備是低速運行還是高速運行，并將此信息送給主機，這是對Get_Port_Status 請求的響應。

6. 主機發送Set_Port_Feature(寫端口狀態)請求給集線器，要求它復位端口。

7. 集線器對設備復位。

8. 主機使用Chirp K 信號來了解全速設備是否支持高速運行。

9. 主機發送另一個Get_Port_Status 請求，確定設備是否已經從復位狀態退出。

10. 設備此時處于缺省狀態，且已準備好在零端點通過缺省通道響應主機控制傳輸。缺省地址為00h，設備能從總線獲取高達100mA 的電流。

11. 主機發送Get_Descriptor(讀設備描述符)報文，以便確定最大數據包大小。設備描述符的八個字節是bMaxPacketSize。

12. 通過發送Set_Address(寫地址)請求，主機分配地址，設備此時處于地址狀態。

13. 主機發送Get_Descriptor 報文，以獲取更多的設備信息。主機通過發送描述符響應設備請求，隨后發送全部的次級描述符。

14. 主機分配并加載設備驅動程序。

15. 通過發送Set_Configuration(寫配置)請求，主機的設備驅動程序選擇一個有效配置。設備此時處于配置狀態。

16. 主機為復合設備接口分配驅動程序。

17. 如果集線器檢測到有過流現象，或者主機要求集線器關閉電源，則USB 總線切斷設備供電電源。在這種情況下，設備與主機無法通信，但設備處于連接狀態。

18. 如果在3 毫秒內設備在總線上未見任何動作，則它將進入掛起狀態，在掛起狀態設備消耗的總線電能最少。

USB 協議層

控制傳輸使主機和設備之間可以交換設備配置信息和其他控制信息。控制傳輸在低速和全速傳輸運行時占用10% 的帶寬，在高速運行時占用20% 的帶寬。控制傳輸由設置階段、可選的數據階段和狀態階段組成。下面詳細描述每個階段的包。

1. 標記包。USB 中所有事務都是由主機(PC)來完成的。IN 表示數據被讀入PC，OUT 表示數據由主機送出至設備，如圖6 所示。

2. 數據包(可選)。USB 主機有兩個數據包——DATA0 和DATA1。每一個包的容量為1024 字節。

3. 狀態包。在諸如應答(ACK)、否定應答(NACK)以及停止(Stall)等事務中，狀態包用來跟蹤USB 狀態。

4. 幀起始包(SOF)。每一毫秒，USB 主機都將發送一幀SOF，每幀有11 位數據。

基于 USB 的家電網絡

在基于USB 的家電網絡中，可以以菊花鏈式連接6 個USB 集線器，為多達127 臺家電設備提供接口。所有的集線器能安放在一個集線盒中，集線盒則通過控制電纜連接到設備上。這也可以由帶USB 端口、運行Windows OS 的單板機進行控制，最終將為家中每個房間配備一個家電控制臺。

通過USB 自動化，您在與朋友聊天的同時，可以通過PC 控制洗衣機的運行時間、衣服類型、清洗劑類型以及水溫等。您也可以為每項任務添加音頻特征，這樣當每項任務完成時，您可以在某個特定的地方(臥室、客廳、游泳池或廚房等)收到音頻提示。

此外，烘干機可以通過USB 自動接收指令，從洗衣機處裝入衣服，設置烘干時間，然后自動計時烘干，在每項任務成功完成后均有音頻提示。

通過USB 自動化，您可以在辦公桌上控制咖啡機，不僅僅是煮咖啡，還能檢測咖啡壺中還剩多少咖啡。USB 自動化甚至可以使您能煮出符合自己口味的咖啡。

USB 還可以使您看到冰箱內部的情況，設置特定的觸發開關來檢測剩余的牛奶、飲料、奶酪以及蔬菜量。根據這些信息，當您計劃去商場時，可以從PC 中快速匯總食品采購清單。

照明自動化是居家的基本需求。通過USB 自動化，能夠檢查全屋的照明情況，并通過PC 對其進行控制。

USB 與溫度傳感器配合使用，能夠自動控制房屋某處電風扇和空調的運行。這樣，可以使不同的房間或“區域”保持不同的溫度，以便節能。此外，電風扇和空調可以自動地分擔制冷荷合。