1. USB 訊號 :
USB 2.0 的信號現有4 條，分別為 VBUS、D+、D-、GND，其中主要由 D+、D – 來組成 USB 資料的訊號以兩個相反的電壓訊號 ( 差分訊號 ) 來增強信號的穩定度與抗雜訊能力，由於沒有時脈的訊號線可以供給主機與裝置之間做同步，所以USB 運用 D+、D- 信號線搭配 NRZI 編碼來完成限號的表示方式與同步，如下圖示。
( 圖片取自 : https://www.cnblogs.com/mr-bike/p/11674590.html )
NRZI ( Non Return Zero Inverted ) 編碼 –
簡單來說就是在資料為 0 時，將信號翻轉，資料為 1 時，信號不變 ( 解碼同理 )，如下圖所示，而經過前面同步段的話，就可以使主機與裝置使用相對應的時脈速度來做溝通，但因為時脈總有可能會有些為誤差，加上沒有 clock 來校驗，所以經過大量傳輸資料 1 之後，可能會產生多讀或少讀一個信號 1 而導致整個資料錯亂掉，因此需要再加入 bit-stuffing 的手法，來確保資料正確的同步。
( 圖片取自 : http://wiki.csie.ncku.edu.tw/embedded/USB )
Bit-stuffing –
此手法為在每傳輸 6 個連續的資料 1 後，都強行插入一個資料 0 來將其訊號反轉，來確保資料不會因為微小的時脈誤差，而在大量傳輸後導致資料的誤判，在接收方面的話，只需要將收到 6 個連續的 1 訊號之後，將後面的 0 訊號忽略即可。
2.USB 裝置列舉 ( Device Emulation ) :
此部分為 USB 通訊上最為重要的一部份，為所有傳輸的起，在裝置插入 USB 連接埠時，主機需要透過控制傳輸，來下達 USB 標準命令，獲取必要的裝置資訊，從而得知裝置的類別，並自動安裝相對應的驅動程式，讓裝置可以順利啟用，除此之外，主機經過讀取描述符後，也會按照描述符的格式傳輸資料給裝置使其完成基本的配置 ( 例如 : 位址、限電流 )，此過程稱為裝置列舉。
描述符 ( Descriptor ) –
是一種資料結構，主要存放裝置的各種資訊 ( 常用 : 裝置、配置、介面、端點描述符 )，可以讓主機以相對應的命令讀取相對應的描述符資料，或者對其進行配置。常用描述符類型如下圖。
模擬分析 –
在 USB 傳輸過程中，因為傳輸速度快、資料量大且解碼繁瑣，所以不可能單純用示波器去擷取波形，這時候需要透過 USB Analyzer 去幫忙解析波型，取得封包數據，接個可以透過數據與其相對應的描述符表格來做分析，，以下會用虛擬數據來做分析的範例 ( 不是真實數據 )，首先我們需要知道傳輸資料中的第一個byte代表描述符的資料量 ( 以下都已 16 進制來看 )。
USB Analyzer 接收數據為 ( 16 bytes ) : 09021000010100806107050101400002，因為得知了，第一個 bytes 代表描述符資料的數量，所以可以將資料拆分為 090210000101008061 與 07050101400002 兩個部分再去做解析。
( 圖片取自 : https://www.itread01.com/content/1550383056.html )
經過查表後得知，分析結果如下。
09 : 此描述符結構體大小為 9 bytes。
02 : 描述符型別為配置描述表格。
0010 : 此配置總共返回 16 bytes 的資料。
01 : 此配置的介面數量為 1。
01 : 設置組態命令的指引數為 1。
00 : 表示沒有字串。
80 : 與 USB 1.0 維持相容，電源自介面汲取。
61 : 裝置所需要的電流值為 194 mA ( USB 2.0 時以 2 mA 為單位，且介面最高只能提供至 500 mA )。
( 圖片取自 : https://www.itread01.com/content/1550383056.html )
經過查表後得知，分析結果如下。
07 : 此描述符結構體大小為 7 bytes。
05 : 描述符型別為端點描述表格。
01 : 使用端點 1，OUT 傳輸 ( 主機傳送資料至裝置 )。
01 : 等時傳輸模式。
0040 : 端點最大的收、發瘋包大小為 64 bytes。
02 : 主機查詢端點時間間隔為 2 ms。
參考資料 :
- https://www.cnblogs.com/mr-bike/p/11674590.html
- http://wiki.csie.ncku.edu.tw/embedded/USB
- https://www.itread01.com/content/1550383056.html
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