update usb basic concepts

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 USB 基本概念
 ===========================
 
-本文主要对 USB 官方 usb2.0.pdf 中提供的第七章、第八章、第九章进行讲解。
+本文主要对 USB 官方手册 `usb2.0.pdf <https://www.usb.org/document-library/usb-20-specification>`_ 中提供的第五章、第七章、第八章、第九章进行讲解。
 
 简介
 ---------
 
+USB 是什么？干什么用的？有什么优点?这些大家可以百度，我就不提了。主要先说 USB 的接口和速度根据不同的 USB 版本的分类，如图所示：
+
+.. figure:: img/overview1.png
+
+其次是 USB 需要满足的电平标准，有了电平标准后，下面说的信号状态就可以进行分类了。USB2.0 和 USB3.0 支持的电压范围和最大电流如下：
+
+.. figure:: img/overview2.png
+
 USB 信号状态
 -----------------
 
+首先我们需要了解的是 USB 的电气特性中的 Signaling Level，也就是信号状态。USB 主要是靠 D+ 和 D- 来实现不同的信号状态，然后进行通信。官方手册 7.1.7 中列举出了低速、全速和高速时的信号状态对应的 D+ 和 D- 需要满足的要求。
+
+.. figure:: img/1.png
+.. figure:: img/2.png
+.. figure:: img/3.png
+
+- **差分 0 和差分 1**： 这两个状态用于通过 USB 进行的通用数据通信。当 D+线为高电平、 D-线为低电平时，该状态为差分 1。当 D+线为低电平、 D-线为高电平时，该状态为差分 0。
+- **J 状态和 K 状态**： 除了差分信号外， USB 规范还定义了其他两个差分状态： J 状态和 K 状态。它们的定义由设备速度决定。在全速和高速设备上， J 状态为差分 1 而 K 状态是差分 0。在低速设备上，该情况则相反。
+- **单端 0（ SE0）**： 在 D+和 D-均为低电平时所发生的状态。该状态表示一个复位、断连或数据包的结束。
+- **单端 1（ SE1）**： 在 D+和 D-均为高电平时发生的状态。不会故意生成该状态，并且不能在 USB 设计中出现。
+- **闲置**： 必须在发送一个数据包的前后发生的状态。如果一个数据线为低电平，而另一个数据线为高电平，则表示闲置状态。高电平和低电平的定义由设备的速度决定。在全速设备上，闲置状态是指 D+为高电平、 D-为低电平。在低速设备上，该情况则相反。
+- **恢复**： 用于使设备从挂起状态唤醒。通过发送一个 K 状态实现该操作。
+- **数据包的开始（ SOP）**： 当 D+和 D-线从闲置状态转换到 K 状态时，将在开始低速或全速数据包前发生。
+- **数据包的结束（ EOP）**： 在低速或全速数据包结束时发生。当 SE0 状态持续两位时间（后面的内容将介绍位时间）以及 J 状态持续 1 位时间时，将发生 EOP。
+- **复位**： 在 SE0 状态持续 10 ms 时发生。在 SE0 至少持续 2.5 ms 后，该设备会复位，并开始进入复位状态。
+- **保持活动（ Keep Alive）**： 在低速设备中使用的信号。低速设备缺少了一个帧起始数据包（用于防止挂起状态）。每次经过 1 ms，它们都会使用一个 EOP 来防止设备进入挂起状态。
+
+.. note::这里需要注意的一点就是， J K状态和差分0/1，对于低速来说，和全速/高速是相反的。
+
+下面我们通过一个波形，来区分这些信号状态：
+
+.. figure:: img/4.png
+
+- 第一个红框，可以看出是一个数据包的开始，并且假设这是一个全速设备，那么D+ 为高，D- 为低，是一个闲置状态。
+- 第二个红框，D+为低，D- 为高，说明是一个 K 状态，由 闲置转 K 状态说明他是一个 SOP。
+- 第三个红框开始表示数据，表示 JKJKJKJKJK。
+- 第四个红框表示 SE0 ,因为D+和 D-均为低电平。
+- 第五个红框，而 SE0 持续了一段时间后，变成了 D+高，D- 低，说明他是一个 J 状态，从 SE0 切换成 J 状态，说明他是一个 EOP。
+
+USB 速度识别
+---------------------
+
+USB 的速度是如何判定的？ 这个见手册 7.1.5.1。USB 的速度检测主要是靠 D+ 和 D-线上拉 1.5K决定，如果 D+上拉1.5k，则该设备为全速设备，如果 D-上拉1.5k，则为低速设备。而高速设备初始是以一个全速设备的身份出现，和全速设备一样，D+线上有一个1.5k的上拉电阻。USB2.0的hub把它当作一个全速设备，之后，hub 和设备通过一系列握手信号确认双方的身份，最终判定该设备为高速设备。
+
+.. figure:: img/5.png
+
 USB 连接与断开检测
 ---------------------
 
-USB 速度识别
+那么 当我们的设备插上 USB 主机时，主机是如何知道有设备插入或者拔出呢？手册 7.1.7.3 给出了答案，如图所示：
+
+.. figure:: img/6.png
+.. figure:: img/7.png
+
+首先是连接检测，主机检测到某一个数据线电平拉高保持了一段时间，就认为有设备连接上来了。低速设备连接时，主机会检测到D-线被拉高，全速/高速设备连接时，主机会检测到D+线被拉高。
+而断开检测，则是主机端D+、D-数据线上的下拉电阻起作用，断开后使得二者都在低电平；当低电平持续 TDDIS 时间就会被主机认为是断开状态。上图中，TDDIS在2到2.5us之间。
+
+USB 电源
 ---------------------
 
+作为 USB 电源时， USB 设备可被划分为两种设备类型：总线供电和自供电。
+
+- 总线供电是 USB 设计的一个优势。由于设备通过总线供电，因此不需要使用笨重的内部或外部电源，它仍能够维持自身操作。总线可由主机或集线器供电。使用某个总线供电的设备时，用户将设备配置为某种状态前必须考虑其功耗。
+- 自供电设备通过使用外部电源（如直流电源适配器或电池）为自己供电。自供电设备在进行设计的过程中需要考虑到一些注意事项。 USB 规范要求自供电设备一直监控自己的 VBUS 线。 VBUS 不存在的时间内，设备必须断开提供给 D+/D-线上的上拉电阻的电源，从而防止向主机或集线器供电。 否则，会导致 USB 合规性测试发生失败。但是自供电集线器能够从总线获得最多 100 mA 的电流。
+
 USB 设备状态
 ---------------------
 
+在 USB 插上主机的那一刻， USB 设备本身的设备状态是会变化的。而这个设备状态，后面如果学习到枚举过程，可以知道，其实这段变化描述的就是枚举过程。这部分见手册 9.1.1。
+
+.. figure:: img/9.png
+
+- 连接状态： 当将某个设备插入到主机/集线器，但主机/集线器不给 VBUS 线供电时，会出现这种状态。它通常在集线器检测到一个过流事件时出现。虽然仍连接着设备，但主机移除了供给它的电源。
+- 供电： 某个设备被连接到 USB 上并得到供电，但仍未接收到一个复位请求。
+- 默认： 某个设备被连接到 USB 上、得到供电，并且由主机进行了复位。这时，设备没有任何设备地址。 设备会响应地址 0。
+- 地址： 某个设备被连接到 USB、得到供电、被复位，并且有一个唯一的地址。但是设备仍未得到配置。
+- 配置： 设备已经连接到 USB、得到供电、被复位、具有唯一的地址、得到配置，但尚未进入挂起状态。此时，总线供电设备能够消耗超过 100 mA 的电流。
+- 挂起： 如上面所述，设备已经建立好了连接，并且得到配置，但在 3 ms 时间内不会进行任意总线操作。
+
+翻译成中文图就是：
+
+.. figure:: img/10.png
+
 USB 编码与位填充
 ---------------------
 
+首先，USB 的数据是串行发送的，就像 UART、I2C、SPI 等等，连续的01 信号只通过一根数据线发送给接受者。但是因为发送者和接收者运行的频率不一样，信号的同步就是个问题，比如，接受者接收到了一个持续一段时间的低电平，无法得知这究竟是代表了 5 个 0 还是 1000 个 0。一个解决办法，就是在传输数据信号的同时，附加一个时钟信号，用来同步两端的传输，接受者在时钟信号的辅助下对数据信号采样，就可以正确解析出发送的数据了，比如 I2C 就是这样做的，SDA 来传输数据，SCL 来传输同步时钟：
+
+.. figure:: img/11.png
+
+虽然这样解决了问题，但是却需要附加一根时钟信号线来传输时钟。因为USB没有时钟信号，有没有不需要附加的时钟信号，也能保持两端的同步呢？
+有的，这就是 RZ 编码（Return-to-zero Code），也叫做归零编码。
+
+RZ 编码（Return-to-zero Code）
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+
+RZ 编码（Return-to-zero Code），也叫做归零编码。在 RZ 编码中，正电平代表逻辑 1，负电平代表逻辑 0，并且，每传输完一位数据，信号返回到零电平，也就是说，信号线上会出现 3 种电平：正电平、负电平、零电平。
+
+.. figure:: img/12.png
+
+从图上就可以看出来，因为每位传输之后都要归零，所以接受者只要在信号归零后采样即可，这样就不在需要单独的时钟信号。实际上， RZ 编码就是相当于把时钟信号用归零编码在了数据之内。这样的信号也叫做自同步（self-clocking）信号。
+这样虽然省了时钟数据线，但是还是有缺点的，因为在 RZ 编码中，大部分的数据带宽，都用来传输“归零”而浪费掉了。
+
+NRZ 编码（Non-return-to-zero Code）
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+去掉这个归零步骤，NRZ 编码（Non-return-to-zero Code）就出现了，和 RZ 的区别就是 NRZ 是不需要归零的。
+
+.. figure:: img/13.png
+
+NRZI 编码（Non-Return-to-Zero Inverted Code）
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+NRZI 编码（Non-Return-to-Zero Inverted Code）和 NRZ 的区别就是 NRZI 用信号的翻转代表一个逻辑，信号保持不变代表另外一个逻辑。这个见手册 7.1.8。
+
+.. figure:: img/14.png
+
+如图所示，可以得出一个简单的记忆方式：遇到 0 的边沿电平就翻转，遇到 1 的边沿则不变。
+
+位填充（bit-stuffing）
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+但是，这样还是会有一个问题，就是虽然接受者可以主动和发送者的频率匹配，但是两者之间总会有误差。假如数据信号是 1000 个逻辑 1，经过 USB 的 NRZI 编码之后，就是很长一段没有变化的电平，在这种情况下，即使接受者的频率和发送者相差千分之一，就会造成把数据采样成 1001 个或者 999 个 1了。
+USB 对这个问题的解决办法，就是强制插 0，也就是（位填充）bit-stuffing，如果要传输的数据中有 6个连续的 1，发送前就会在第 6 个 1 后面强制插入一个 0，让发送的信号强制出现翻转，从而强制接受者进行频率调整。
+接受者只要删除 6 个连续 1 之后的 0，就可以恢复原始的数据了。这部分见手册 7.1.9。
+
+.. figure:: img/15.png
+.. figure:: img/16.png
+.. figure:: img/17.png
+
+在数据被NRZI编码之前，在数据流中每六个连续的1之后插入一个0，以强制NRZI数据流中的过渡，这使接收器逻辑至少每七位有一次数据转换，以保证数据和时钟的锁定。比特填充是从同步模式开始启用。结束同步模式的数据 "一 "被算作是序列中的第一个 "一"。序列中的第一个。除了高速EOP期间，发射器的位填充总是被强制执行。如果需要按照
+位填充规则的要求，零位将被插入，即使它是数据包结束（EOP）信号前的最后一位。接收器必须对NRZI数据进行解码，识别填充位，并将其丢弃。
+
 USB 字段(域)
 ---------------------
 
+USB 字段构成了 USB 通信中最基本也是最小的单元，后面的包、事务，最根本都是由字段构成，而字段又是由比特构成。字段部分见手册 8.1。
+
+.. note:: USB 的比特先行模式是按照 LSB 先行原则。
+
 同步字段
 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 
+在 USB 系统中，主机和设备不是共享一个时钟，这使得接收方没办法准确知道发送方什么时候发送数据，尽管能检测到SOP，但是远远不够，所有这个时候就需要同步字段，使得接收方和发送方收发过程中保持同步，所以任何一个包都要以同步字段开始。同步字段0x01，经过编码以后就是01010100B。
+
+.. figure:: img/18.png
+
 包标识符字段
 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 
+PID 由一个四位数据包类型字段和一个四位校验字段组成，占用 8 个bit，如图所示。 PID指示数据包的类型，并通过推断，数据包的格式和应用于数据包的错误检测类型包。 PID的四位校验字段是通过执行分组类型字段的一个补码来生成，从而确保PID的可靠解码，以便正确解释分组的其余部分，如果四个PID校验位不是它们各自的分组标识符位的补码，则存在PID错误。
+
+.. figure:: img/19.png
+
+既然是 4个比特，说明了 PID 类型可以分为16种，从16种中，又细分成4类：令牌 PID,数据 PID，握手 PID 和特殊 PID。
+
+.. figure:: img/20.png
+
 地址字段
 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 
+地址字段又分为设备地址字段和端点地址字段，其中设备地址字段占用 7 个bit，除去0 地址，主机可以分配的地址有 127个。
+
+.. figure:: img/21.png
+
+端点地址字段占用 4个 bit，总共可以提供 16 个端点。
+
+.. figure:: img/22.png
+
 帧号字段
 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 
+帧号字段占用 11 个bit，主机每发出一个帧，帧号都会加1，如图所示。而高速设备中，帧中又包含微帧，1帧=8微帧，微帧则是加0.1。关于帧和微帧的概念，后续补充。
+
+.. figure:: img/23.png
+
 数据字段
 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 
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--- a/docs/_build/html/usb/usb_basic.html
+++ b/docs/_build/html/usb/usb_basic.html
@@ -100,38 +100,45 @@
 <li class="toctree-l1 current"><a class="current reference internal" href="#">USB 基本概念</a><ul>
 <li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id1">简介</a></li>
 <li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id2">USB 信号状态</a></li>
-<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id3">USB 连接与断开检测</a></li>
-<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id4">USB 速度识别</a></li>
-<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id5">USB 设备状态</a></li>
-<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id6">USB 编码与位填充</a></li>
-<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id7">USB 字段(域)</a><ul>
-<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id8">同步字段</a></li>
-<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id9">包标识符字段</a></li>
-<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id10">地址字段</a></li>
-<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id11">帧号字段</a></li>
-<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id12">数据字段</a></li>
+<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id3">USB 速度识别</a></li>
+<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id4">USB 连接与断开检测</a></li>
+<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id5">USB 电源</a></li>
+<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id6">USB 设备状态</a></li>
+<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id7">USB 编码与位填充</a><ul>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#rz-return-to-zero-code">RZ 编码（Return-to-zero Code）</a></li>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#nrz-non-return-to-zero-code">NRZ 编码（Non-return-to-zero Code）</a></li>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#nrzi-non-return-to-zero-inverted-code">NRZI 编码（Non-Return-to-Zero Inverted Code）</a></li>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#bit-stuffing">位填充（bit-stuffing）</a></li>
+</ul>
+</li>
+<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id8">USB 字段(域)</a><ul>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id9">同步字段</a></li>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id10">包标识符字段</a></li>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id11">地址字段</a></li>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id12">帧号字段</a></li>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id13">数据字段</a></li>
 <li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#crc">CRC 字段</a></li>
 </ul>
 </li>
-<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id13">USB 包</a><ul>
-<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id14">令牌包</a></li>
-<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id15">数据包</a></li>
-<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id16">握手包</a></li>
-<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id17">特殊数据包</a></li>
+<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id14">USB 包</a><ul>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id15">令牌包</a></li>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id16">数据包</a></li>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id17">握手包</a></li>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id18">特殊数据包</a></li>
 </ul>
 </li>
-<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id18">USB 事务</a><ul>
+<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id19">USB 事务</a><ul>
 <li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#setup">SETUP 事务</a></li>
 <li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#in">IN 事务</a></li>
 <li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#out">OUT 事务</a></li>
-<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id19">特殊事务</a></li>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id20">特殊事务</a></li>
 </ul>
 </li>
-<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id20">USB 传输</a><ul>
-<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id21">控制传输</a></li>
-<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id22">批量传输</a></li>
-<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id23">中断传输</a></li>
-<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id24">同步传输</a></li>
+<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#id21">USB 传输</a><ul>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id22">控制传输</a></li>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id23">批量传输</a></li>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id24">中断传输</a></li>
+<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id25">同步传输</a></li>
 </ul>
 </li>
 </ul>
@@ -236,63 +243,217 @@
             
   <div class="section" id="usb">
 <h1>USB 基本概念<a class="headerlink" href="#usb" title="永久链接至标题">¶</a></h1>
-<p>本文主要对 USB 官方 usb2.0.pdf 中提供的第七章、第八章、第九章进行讲解。</p>
+<p>本文主要对 USB 官方手册 <a class="reference external" href="https://www.usb.org/document-library/usb-20-specification">usb2.0.pdf</a> 中提供的第五章、第七章、第八章、第九章进行讲解。</p>
 <div class="section" id="id1">
 <h2>简介<a class="headerlink" href="#id1" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
+<p>USB 是什么？干什么用的？有什么优点?这些大家可以百度，我就不提了。主要先说 USB 的接口和速度根据不同的 USB 版本的分类，如图所示：</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/overview1.png" src="../_images/overview1.png" />
+</div>
+<p>其次是 USB 需要满足的电平标准，有了电平标准后，下面说的信号状态就可以进行分类了。USB2.0 和 USB3.0 支持的电压范围和最大电流如下：</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/overview2.png" src="../_images/overview2.png" />
+</div>
 </div>
 <div class="section" id="id2">
 <h2>USB 信号状态<a class="headerlink" href="#id2" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
+<p>首先我们需要了解的是 USB 的电气特性中的 Signaling Level，也就是信号状态。USB 主要是靠 D+ 和 D- 来实现不同的信号状态，然后进行通信。官方手册 7.1.7 中列举出了低速、全速和高速时的信号状态对应的 D+ 和 D- 需要满足的要求。</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/11.png" src="../_images/11.png" />
+</div>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/21.png" src="../_images/21.png" />
+</div>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/31.png" src="../_images/31.png" />
+</div>
+<ul class="simple">
+<li><p><strong>差分 0 和差分 1</strong>： 这两个状态用于通过 USB 进行的通用数据通信。当 D+线为高电平、 D-线为低电平时，该状态为差分 1。当 D+线为低电平、 D-线为高电平时，该状态为差分 0。</p></li>
+<li><p><strong>J 状态和 K 状态</strong>： 除了差分信号外， USB 规范还定义了其他两个差分状态： J 状态和 K 状态。它们的定义由设备速度决定。在全速和高速设备上， J 状态为差分 1 而 K 状态是差分 0。在低速设备上，该情况则相反。</p></li>
+<li><p><strong>单端 0（ SE0）</strong>： 在 D+和 D-均为低电平时所发生的状态。该状态表示一个复位、断连或数据包的结束。</p></li>
+<li><p><strong>单端 1（ SE1）</strong>： 在 D+和 D-均为高电平时发生的状态。不会故意生成该状态，并且不能在 USB 设计中出现。</p></li>
+<li><p><strong>闲置</strong>： 必须在发送一个数据包的前后发生的状态。如果一个数据线为低电平，而另一个数据线为高电平，则表示闲置状态。高电平和低电平的定义由设备的速度决定。在全速设备上，闲置状态是指 D+为高电平、 D-为低电平。在低速设备上，该情况则相反。</p></li>
+<li><p><strong>恢复</strong>： 用于使设备从挂起状态唤醒。通过发送一个 K 状态实现该操作。</p></li>
+<li><p><strong>数据包的开始（ SOP）</strong>： 当 D+和 D-线从闲置状态转换到 K 状态时，将在开始低速或全速数据包前发生。</p></li>
+<li><p><strong>数据包的结束（ EOP）</strong>： 在低速或全速数据包结束时发生。当 SE0 状态持续两位时间（后面的内容将介绍位时间）以及 J 状态持续 1 位时间时，将发生 EOP。</p></li>
+<li><p><strong>复位</strong>： 在 SE0 状态持续 10 ms 时发生。在 SE0 至少持续 2.5 ms 后，该设备会复位，并开始进入复位状态。</p></li>
+<li><p><strong>保持活动（ Keep Alive）</strong>： 在低速设备中使用的信号。低速设备缺少了一个帧起始数据包（用于防止挂起状态）。每次经过 1 ms，它们都会使用一个 EOP 来防止设备进入挂起状态。</p></li>
+</ul>
+<p>下面我们通过一个波形，来区分这些信号状态：</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/4.png" src="../_images/4.png" />
+</div>
+<ul class="simple">
+<li><p>第一个红框，可以看出是一个数据包的开始，并且假设这是一个全速设备，那么D+ 为高，D- 为低，是一个闲置状态。</p></li>
+<li><p>第二个红框，D+为低，D- 为高，说明是一个 K 状态，由 闲置转 K 状态说明他是一个 SOP。</p></li>
+<li><p>第三个红框开始表示数据，表示 JKJKJKJKJK。</p></li>
+<li><p>第四个红框表示 SE0 ,因为D+和 D-均为低电平。</p></li>
+<li><p>第五个红框，而 SE0 持续了一段时间后，变成了 D+高，D- 低，说明他是一个 J 状态，从 SE0 切换成 J 状态，说明他是一个 EOP。</p></li>
+</ul>
 </div>
 <div class="section" id="id3">
-<h2>USB 连接与断开检测<a class="headerlink" href="#id3" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
+<h2>USB 速度识别<a class="headerlink" href="#id3" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
+<p>USB 的速度是如何判定的？ 这个见手册 7.1.5.1。USB 的速度检测主要是靠 D+ 和 D-线上拉 1.5K决定，如果 D+上拉1.5k，则该设备为全速设备，如果 D-上拉1.5k，则为低速设备。而高速设备初始是以一个全速设备的身份出现，和全速设备一样，D+线上有一个1.5k的上拉电阻。USB2.0的hub把它当作一个全速设备，之后，hub 和设备通过一系列握手信号确认双方的身份，最终判定该设备为高速设备。</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/5.png" src="../_images/5.png" />
+</div>
 </div>
 <div class="section" id="id4">
-<h2>USB 速度识别<a class="headerlink" href="#id4" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
+<h2>USB 连接与断开检测<a class="headerlink" href="#id4" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
+<p>那么 当我们的设备插上 USB 主机时，主机是如何知道有设备插入或者拔出呢？手册 7.1.7.3 给出了答案，如图所示：</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/6.png" src="../_images/6.png" />
+</div>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/7.png" src="../_images/7.png" />
+</div>
+<p>首先是连接检测，主机检测到某一个数据线电平拉高保持了一段时间，就认为有设备连接上来了。低速设备连接时，主机会检测到D-线被拉高，全速/高速设备连接时，主机会检测到D+线被拉高。
+而断开检测，则是主机端D+、D-数据线上的下拉电阻起作用，断开后使得二者都在低电平；当低电平持续 TDDIS 时间就会被主机认为是断开状态。上图中，TDDIS在2到2.5us之间。</p>
 </div>
 <div class="section" id="id5">
-<h2>USB 设备状态<a class="headerlink" href="#id5" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
+<h2>USB 电源<a class="headerlink" href="#id5" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
+<p>作为 USB 电源时， USB 设备可被划分为两种设备类型：总线供电和自供电。</p>
+<ul class="simple">
+<li><p>总线供电是 USB 设计的一个优势。由于设备通过总线供电，因此不需要使用笨重的内部或外部电源，它仍能够维持自身操作。总线可由主机或集线器供电。使用某个总线供电的设备时，用户将设备配置为某种状态前必须考虑其功耗。</p></li>
+<li><p>自供电设备通过使用外部电源（如直流电源适配器或电池）为自己供电。自供电设备在进行设计的过程中需要考虑到一些注意事项。 USB 规范要求自供电设备一直监控自己的 VBUS 线。 VBUS 不存在的时间内，设备必须断开提供给 D+/D-线上的上拉电阻的电源，从而防止向主机或集线器供电。 否则，会导致 USB 合规性测试发生失败。但是自供电集线器能够从总线获得最多 100 mA 的电流。</p></li>
+</ul>
 </div>
 <div class="section" id="id6">
-<h2>USB 编码与位填充<a class="headerlink" href="#id6" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
+<h2>USB 设备状态<a class="headerlink" href="#id6" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
+<p>在 USB 插上主机的那一刻， USB 设备本身的设备状态是会变化的。而这个设备状态，后面如果学习到枚举过程，可以知道，其实这段变化描述的就是枚举过程。这部分见手册 9.1.1。</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/9.png" src="../_images/9.png" />
+</div>
+<ul class="simple">
+<li><p>连接状态： 当将某个设备插入到主机/集线器，但主机/集线器不给 VBUS 线供电时，会出现这种状态。它通常在集线器检测到一个过流事件时出现。虽然仍连接着设备，但主机移除了供给它的电源。</p></li>
+<li><p>供电： 某个设备被连接到 USB 上并得到供电，但仍未接收到一个复位请求。</p></li>
+<li><p>默认： 某个设备被连接到 USB 上、得到供电，并且由主机进行了复位。这时，设备没有任何设备地址。 设备会响应地址 0。</p></li>
+<li><p>地址： 某个设备被连接到 USB、得到供电、被复位，并且有一个唯一的地址。但是设备仍未得到配置。</p></li>
+<li><p>配置： 设备已经连接到 USB、得到供电、被复位、具有唯一的地址、得到配置，但尚未进入挂起状态。此时，总线供电设备能够消耗超过 100 mA 的电流。</p></li>
+<li><p>挂起： 如上面所述，设备已经建立好了连接，并且得到配置，但在 3 ms 时间内不会进行任意总线操作。</p></li>
+</ul>
+<p>翻译成中文图就是：</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/10.png" src="../_images/10.png" />
+</div>
 </div>
 <div class="section" id="id7">
-<h2>USB 字段(域)<a class="headerlink" href="#id7" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
+<h2>USB 编码与位填充<a class="headerlink" href="#id7" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
+<p>首先，USB 的数据是串行发送的，就像 UART、I2C、SPI 等等，连续的01 信号只通过一根数据线发送给接受者。但是因为发送者和接收者运行的频率不一样，信号的同步就是个问题，比如，接受者接收到了一个持续一段时间的低电平，无法得知这究竟是代表了 5 个 0 还是 1000 个 0。一个解决办法，就是在传输数据信号的同时，附加一个时钟信号，用来同步两端的传输，接受者在时钟信号的辅助下对数据信号采样，就可以正确解析出发送的数据了，比如 I2C 就是这样做的，SDA 来传输数据，SCL 来传输同步时钟：</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/111.png" src="../_images/111.png" />
+</div>
+<p>虽然这样解决了问题，但是却需要附加一根时钟信号线来传输时钟。因为USB没有时钟信号，有没有不需要附加的时钟信号，也能保持两端的同步呢？
+有的，这就是 RZ 编码（Return-to-zero Code），也叫做归零编码。</p>
+<div class="section" id="rz-return-to-zero-code">
+<h3>RZ 编码（Return-to-zero Code）<a class="headerlink" href="#rz-return-to-zero-code" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<p>RZ 编码（Return-to-zero Code），也叫做归零编码。在 RZ 编码中，正电平代表逻辑 1，负电平代表逻辑 0，并且，每传输完一位数据，信号返回到零电平，也就是说，信号线上会出现 3 种电平：正电平、负电平、零电平。</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/12.png" src="../_images/12.png" />
+</div>
+<p>从图上就可以看出来，因为每位传输之后都要归零，所以接受者只要在信号归零后采样即可，这样就不在需要单独的时钟信号。实际上， RZ 编码就是相当于把时钟信号用归零编码在了数据之内。这样的信号也叫做自同步（self-clocking）信号。
+这样虽然省了时钟数据线，但是还是有缺点的，因为在 RZ 编码中，大部分的数据带宽，都用来传输“归零”而浪费掉了。</p>
+</div>
+<div class="section" id="nrz-non-return-to-zero-code">
+<h3>NRZ 编码（Non-return-to-zero Code）<a class="headerlink" href="#nrz-non-return-to-zero-code" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<p>去掉这个归零步骤，NRZ 编码（Non-return-to-zero Code）就出现了，和 RZ 的区别就是 NRZ 是不需要归零的。</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/13.png" src="../_images/13.png" />
+</div>
+</div>
+<div class="section" id="nrzi-non-return-to-zero-inverted-code">
+<h3>NRZI 编码（Non-Return-to-Zero Inverted Code）<a class="headerlink" href="#nrzi-non-return-to-zero-inverted-code" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<p>NRZI 编码（Non-Return-to-Zero Inverted Code）和 NRZ 的区别就是 NRZI 用信号的翻转代表一个逻辑，信号保持不变代表另外一个逻辑。这个见手册 7.1.8。</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/14.png" src="../_images/14.png" />
+</div>
+<p>如图所示，可以得出一个简单的记忆方式：遇到 0 的边沿电平就翻转，遇到 1 的边沿则不变。</p>
+</div>
+<div class="section" id="bit-stuffing">
+<h3>位填充（bit-stuffing）<a class="headerlink" href="#bit-stuffing" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<p>但是，这样还是会有一个问题，就是虽然接受者可以主动和发送者的频率匹配，但是两者之间总会有误差。假如数据信号是 1000 个逻辑 1，经过 USB 的 NRZI 编码之后，就是很长一段没有变化的电平，在这种情况下，即使接受者的频率和发送者相差千分之一，就会造成把数据采样成 1001 个或者 999 个 1了。
+USB 对这个问题的解决办法，就是强制插 0，也就是（位填充）bit-stuffing，如果要传输的数据中有 6个连续的 1，发送前就会在第 6 个 1 后面强制插入一个 0，让发送的信号强制出现翻转，从而强制接受者进行频率调整。
+接受者只要删除 6 个连续 1 之后的 0，就可以恢复原始的数据了。这部分见手册 7.1.9。</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/15.png" src="../_images/15.png" />
+</div>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/16.png" src="../_images/16.png" />
+</div>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/17.png" src="../_images/17.png" />
+</div>
+<p>在数据被NRZI编码之前，在数据流中每六个连续的1之后插入一个0，以强制NRZI数据流中的过渡，这使接收器逻辑至少每七位有一次数据转换，以保证数据和时钟的锁定。比特填充是从同步模式开始启用。结束同步模式的数据 “一 “被算作是序列中的第一个 “一”。序列中的第一个。除了高速EOP期间，发射器的位填充总是被强制执行。如果需要按照
+位填充规则的要求，零位将被插入，即使它是数据包结束（EOP）信号前的最后一位。接收器必须对NRZI数据进行解码，识别填充位，并将其丢弃。</p>
+</div>
+</div>
 <div class="section" id="id8">
-<h3>同步字段<a class="headerlink" href="#id8" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<h2>USB 字段(域)<a class="headerlink" href="#id8" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
+<p>USB 字段构成了 USB 通信中最基本也是最小的单元，后面的包、事务，最根本都是由字段构成，而字段又是由比特构成。字段部分见手册 8.1。</p>
+<div class="admonition note">
+<p class="admonition-title">注解</p>
+<p>USB 的比特先行模式是按照 LSB 先行原则。</p>
 </div>
 <div class="section" id="id9">
-<h3>包标识符字段<a class="headerlink" href="#id9" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<h3>同步字段<a class="headerlink" href="#id9" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<p>在 USB 系统中，主机和设备不是共享一个时钟，这使得接收方没办法准确知道发送方什么时候发送数据，尽管能检测到SOP，但是远远不够，所有这个时候就需要同步字段，使得接收方和发送方收发过程中保持同步，所以任何一个包都要以同步字段开始。同步字段0x01，经过编码以后就是01010100B。</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/18.png" src="../_images/18.png" />
+</div>
 </div>
 <div class="section" id="id10">
-<h3>地址字段<a class="headerlink" href="#id10" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<h3>包标识符字段<a class="headerlink" href="#id10" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<p>PID 由一个四位数据包类型字段和一个四位校验字段组成，占用 8 个bit，如图所示。 PID指示数据包的类型，并通过推断，数据包的格式和应用于数据包的错误检测类型包。 PID的四位校验字段是通过执行分组类型字段的一个补码来生成，从而确保PID的可靠解码，以便正确解释分组的其余部分，如果四个PID校验位不是它们各自的分组标识符位的补码，则存在PID错误。</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/19.png" src="../_images/19.png" />
+</div>
+<p>既然是 4个比特，说明了 PID 类型可以分为16种，从16种中，又细分成4类：令牌 PID,数据 PID，握手 PID 和特殊 PID。</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/20.png" src="../_images/20.png" />
+</div>
 </div>
 <div class="section" id="id11">
-<h3>帧号字段<a class="headerlink" href="#id11" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<h3>地址字段<a class="headerlink" href="#id11" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<p>地址字段又分为设备地址字段和端点地址字段，其中设备地址字段占用 7 个bit，除去0 地址，主机可以分配的地址有 127个。</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/211.png" src="../_images/211.png" />
+</div>
+<p>端点地址字段占用 4个 bit，总共可以提供 16 个端点。</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/22.png" src="../_images/22.png" />
+</div>
 </div>
 <div class="section" id="id12">
-<h3>数据字段<a class="headerlink" href="#id12" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<h3>帧号字段<a class="headerlink" href="#id12" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<p>帧号字段占用 11 个bit，主机每发出一个帧，帧号都会加1，如图所示。而高速设备中，帧中又包含微帧，1帧=8微帧，微帧则是加0.1。关于帧和微帧的概念，后续补充。</p>
+<div class="figure align-default">
+<img alt="../_images/23.png" src="../_images/23.png" />
+</div>
+</div>
+<div class="section" id="id13">
+<h3>数据字段<a class="headerlink" href="#id13" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
 </div>
 <div class="section" id="crc">
 <h3>CRC 字段<a class="headerlink" href="#crc" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
 </div>
 </div>
-<div class="section" id="id13">
-<h2>USB 包<a class="headerlink" href="#id13" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
 <div class="section" id="id14">
-<h3>令牌包<a class="headerlink" href="#id14" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
-</div>
+<h2>USB 包<a class="headerlink" href="#id14" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
 <div class="section" id="id15">
-<h3>数据包<a class="headerlink" href="#id15" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<h3>令牌包<a class="headerlink" href="#id15" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
 </div>
 <div class="section" id="id16">
-<h3>握手包<a class="headerlink" href="#id16" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<h3>数据包<a class="headerlink" href="#id16" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
 </div>
 <div class="section" id="id17">
-<h3>特殊数据包<a class="headerlink" href="#id17" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
-</div>
+<h3>握手包<a class="headerlink" href="#id17" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
 </div>
 <div class="section" id="id18">
-<h2>USB 事务<a class="headerlink" href="#id18" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
+<h3>特殊数据包<a class="headerlink" href="#id18" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+</div>
+</div>
+<div class="section" id="id19">
+<h2>USB 事务<a class="headerlink" href="#id19" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
 <div class="section" id="setup">
 <h3>SETUP 事务<a class="headerlink" href="#setup" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
 </div>
@@ -302,23 +463,23 @@
 <div class="section" id="out">
 <h3>OUT 事务<a class="headerlink" href="#out" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
 </div>
-<div class="section" id="id19">
-<h3>特殊事务<a class="headerlink" href="#id19" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<div class="section" id="id20">
+<h3>特殊事务<a class="headerlink" href="#id20" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
 </div>
 </div>
-<div class="section" id="id20">
-<h2>USB 传输<a class="headerlink" href="#id20" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
 <div class="section" id="id21">
-<h3>控制传输<a class="headerlink" href="#id21" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
-</div>
+<h2>USB 传输<a class="headerlink" href="#id21" title="永久链接至标题">¶</a></h2>
 <div class="section" id="id22">
-<h3>批量传输<a class="headerlink" href="#id22" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<h3>控制传输<a class="headerlink" href="#id22" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
 </div>
 <div class="section" id="id23">
-<h3>中断传输<a class="headerlink" href="#id23" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<h3>批量传输<a class="headerlink" href="#id23" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
 </div>
 <div class="section" id="id24">
-<h3>同步传输<a class="headerlink" href="#id24" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+<h3>中断传输<a class="headerlink" href="#id24" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
+</div>
+<div class="section" id="id25">
+<h3>同步传输<a class="headerlink" href="#id25" title="永久链接至标题">¶</a></h3>
 </div>
 </div>
 </div>
diff --git a/docs/usb/img/1.png b/docs/usb/img/1.png
new file mode 100644
index 00000000..e85ddf7a
--- /dev/null
+++ b/docs/usb/img/1.png
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new file mode 100644
index 00000000..bb57645e
--- /dev/null
+++ b/docs/usb/img/10.png
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+++ b/docs/usb/img/11.png
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new file mode 100644
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+++ b/docs/usb/img/13.png
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new file mode 100644
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--- /dev/null
+++ b/docs/usb/img/6.png
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new file mode 100644
index 00000000..e7562f11
--- /dev/null
+++ b/docs/usb/img/7.png
diff --git a/docs/usb/img/8.png b/docs/usb/img/8.png
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index 00000000..a4ac6ad4
--- /dev/null
+++ b/docs/usb/img/8.png
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index 00000000..bb57645e
--- /dev/null
+++ b/docs/usb/img/9.png
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--- /dev/null
+++ b/docs/usb/img/overview2.png
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index c2528795..052b4a3d 100644
--- a/docs/usb/usb_basic.rst
+++ b/docs/usb/usb_basic.rst
@@ -1,41 +1,185 @@
 USB 基本概念
 ===========================
 
-本文主要对 USB 官方 usb2.0.pdf 中提供的第七章、第八章、第九章进行讲解。
+本文主要对 USB 官方手册 `usb2.0.pdf <https://www.usb.org/document-library/usb-20-specification>`_ 中提供的第五章、第七章、第八章、第九章进行讲解。
 
 简介
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+USB 是什么？干什么用的？有什么优点?这些大家可以百度，我就不提了。主要先说 USB 的接口和速度根据不同的 USB 版本的分类，如图所示：
+
+.. figure:: img/overview1.png
+
+其次是 USB 需要满足的电平标准，有了电平标准后，下面说的信号状态就可以进行分类了。USB2.0 和 USB3.0 支持的电压范围和最大电流如下：
+
+.. figure:: img/overview2.png
+
 USB 信号状态
 -----------------
 
+首先我们需要了解的是 USB 的电气特性中的 Signaling Level，也就是信号状态。USB 主要是靠 D+ 和 D- 来实现不同的信号状态，然后进行通信。官方手册 7.1.7 中列举出了低速、全速和高速时的信号状态对应的 D+ 和 D- 需要满足的要求。
+
+.. figure:: img/1.png
+.. figure:: img/2.png
+.. figure:: img/3.png
+
+- **差分 0 和差分 1**： 这两个状态用于通过 USB 进行的通用数据通信。当 D+线为高电平、 D-线为低电平时，该状态为差分 1。当 D+线为低电平、 D-线为高电平时，该状态为差分 0。
+- **J 状态和 K 状态**： 除了差分信号外， USB 规范还定义了其他两个差分状态： J 状态和 K 状态。它们的定义由设备速度决定。在全速和高速设备上， J 状态为差分 1 而 K 状态是差分 0。在低速设备上，该情况则相反。
+- **单端 0（ SE0）**： 在 D+和 D-均为低电平时所发生的状态。该状态表示一个复位、断连或数据包的结束。
+- **单端 1（ SE1）**： 在 D+和 D-均为高电平时发生的状态。不会故意生成该状态，并且不能在 USB 设计中出现。
+- **闲置**： 必须在发送一个数据包的前后发生的状态。如果一个数据线为低电平，而另一个数据线为高电平，则表示闲置状态。高电平和低电平的定义由设备的速度决定。在全速设备上，闲置状态是指 D+为高电平、 D-为低电平。在低速设备上，该情况则相反。
+- **恢复**： 用于使设备从挂起状态唤醒。通过发送一个 K 状态实现该操作。
+- **数据包的开始（ SOP）**： 当 D+和 D-线从闲置状态转换到 K 状态时，将在开始低速或全速数据包前发生。
+- **数据包的结束（ EOP）**： 在低速或全速数据包结束时发生。当 SE0 状态持续两位时间（后面的内容将介绍位时间）以及 J 状态持续 1 位时间时，将发生 EOP。
+- **复位**： 在 SE0 状态持续 10 ms 时发生。在 SE0 至少持续 2.5 ms 后，该设备会复位，并开始进入复位状态。
+- **保持活动（ Keep Alive）**： 在低速设备中使用的信号。低速设备缺少了一个帧起始数据包（用于防止挂起状态）。每次经过 1 ms，它们都会使用一个 EOP 来防止设备进入挂起状态。
+
+.. note::这里需要注意的一点就是， J K状态和差分0/1，对于低速来说，和全速/高速是相反的。
+
+下面我们通过一个波形，来区分这些信号状态：
+
+.. figure:: img/4.png
+
+- 第一个红框，可以看出是一个数据包的开始，并且假设这是一个全速设备，那么D+ 为高，D- 为低，是一个闲置状态。
+- 第二个红框，D+为低，D- 为高，说明是一个 K 状态，由 闲置转 K 状态说明他是一个 SOP。
+- 第三个红框开始表示数据，表示 JKJKJKJKJK。
+- 第四个红框表示 SE0 ,因为D+和 D-均为低电平。
+- 第五个红框，而 SE0 持续了一段时间后，变成了 D+高，D- 低，说明他是一个 J 状态，从 SE0 切换成 J 状态，说明他是一个 EOP。
+
+USB 速度识别
+---------------------
+
+USB 的速度是如何判定的？ 这个见手册 7.1.5.1。USB 的速度检测主要是靠 D+ 和 D-线上拉 1.5K决定，如果 D+上拉1.5k，则该设备为全速设备，如果 D-上拉1.5k，则为低速设备。而高速设备初始是以一个全速设备的身份出现，和全速设备一样，D+线上有一个1.5k的上拉电阻。USB2.0的hub把它当作一个全速设备，之后，hub 和设备通过一系列握手信号确认双方的身份，最终判定该设备为高速设备。
+
+.. figure:: img/5.png
+
 USB 连接与断开检测
 ---------------------
 
-USB 速度识别
+那么 当我们的设备插上 USB 主机时，主机是如何知道有设备插入或者拔出呢？手册 7.1.7.3 给出了答案，如图所示：
+
+.. figure:: img/6.png
+.. figure:: img/7.png
+
+首先是连接检测，主机检测到某一个数据线电平拉高保持了一段时间，就认为有设备连接上来了。低速设备连接时，主机会检测到D-线被拉高，全速/高速设备连接时，主机会检测到D+线被拉高。
+而断开检测，则是主机端D+、D-数据线上的下拉电阻起作用，断开后使得二者都在低电平；当低电平持续 TDDIS 时间就会被主机认为是断开状态。上图中，TDDIS在2到2.5us之间。
+
+USB 电源
 ---------------------
 
+作为 USB 电源时， USB 设备可被划分为两种设备类型：总线供电和自供电。
+
+- 总线供电是 USB 设计的一个优势。由于设备通过总线供电，因此不需要使用笨重的内部或外部电源，它仍能够维持自身操作。总线可由主机或集线器供电。使用某个总线供电的设备时，用户将设备配置为某种状态前必须考虑其功耗。
+- 自供电设备通过使用外部电源（如直流电源适配器或电池）为自己供电。自供电设备在进行设计的过程中需要考虑到一些注意事项。 USB 规范要求自供电设备一直监控自己的 VBUS 线。 VBUS 不存在的时间内，设备必须断开提供给 D+/D-线上的上拉电阻的电源，从而防止向主机或集线器供电。 否则，会导致 USB 合规性测试发生失败。但是自供电集线器能够从总线获得最多 100 mA 的电流。
+
 USB 设备状态
 ---------------------
 
+在 USB 插上主机的那一刻， USB 设备本身的设备状态是会变化的。而这个设备状态，后面如果学习到枚举过程，可以知道，其实这段变化描述的就是枚举过程。这部分见手册 9.1.1。
+
+.. figure:: img/9.png
+
+- 连接状态： 当将某个设备插入到主机/集线器，但主机/集线器不给 VBUS 线供电时，会出现这种状态。它通常在集线器检测到一个过流事件时出现。虽然仍连接着设备，但主机移除了供给它的电源。
+- 供电： 某个设备被连接到 USB 上并得到供电，但仍未接收到一个复位请求。
+- 默认： 某个设备被连接到 USB 上、得到供电，并且由主机进行了复位。这时，设备没有任何设备地址。 设备会响应地址 0。
+- 地址： 某个设备被连接到 USB、得到供电、被复位，并且有一个唯一的地址。但是设备仍未得到配置。
+- 配置： 设备已经连接到 USB、得到供电、被复位、具有唯一的地址、得到配置，但尚未进入挂起状态。此时，总线供电设备能够消耗超过 100 mA 的电流。
+- 挂起： 如上面所述，设备已经建立好了连接，并且得到配置，但在 3 ms 时间内不会进行任意总线操作。
+
+翻译成中文图就是：
+
+.. figure:: img/10.png
+
 USB 编码与位填充
 ---------------------
 
+首先，USB 的数据是串行发送的，就像 UART、I2C、SPI 等等，连续的01 信号只通过一根数据线发送给接受者。但是因为发送者和接收者运行的频率不一样，信号的同步就是个问题，比如，接受者接收到了一个持续一段时间的低电平，无法得知这究竟是代表了 5 个 0 还是 1000 个 0。一个解决办法，就是在传输数据信号的同时，附加一个时钟信号，用来同步两端的传输，接受者在时钟信号的辅助下对数据信号采样，就可以正确解析出发送的数据了，比如 I2C 就是这样做的，SDA 来传输数据，SCL 来传输同步时钟：
+
+.. figure:: img/11.png
+
+虽然这样解决了问题，但是却需要附加一根时钟信号线来传输时钟。因为USB没有时钟信号，有没有不需要附加的时钟信号，也能保持两端的同步呢？
+有的，这就是 RZ 编码（Return-to-zero Code），也叫做归零编码。
+
+RZ 编码（Return-to-zero Code）
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+
+RZ 编码（Return-to-zero Code），也叫做归零编码。在 RZ 编码中，正电平代表逻辑 1，负电平代表逻辑 0，并且，每传输完一位数据，信号返回到零电平，也就是说，信号线上会出现 3 种电平：正电平、负电平、零电平。
+
+.. figure:: img/12.png
+
+从图上就可以看出来，因为每位传输之后都要归零，所以接受者只要在信号归零后采样即可，这样就不在需要单独的时钟信号。实际上， RZ 编码就是相当于把时钟信号用归零编码在了数据之内。这样的信号也叫做自同步（self-clocking）信号。
+这样虽然省了时钟数据线，但是还是有缺点的，因为在 RZ 编码中，大部分的数据带宽，都用来传输“归零”而浪费掉了。
+
+NRZ 编码（Non-return-to-zero Code）
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+去掉这个归零步骤，NRZ 编码（Non-return-to-zero Code）就出现了，和 RZ 的区别就是 NRZ 是不需要归零的。
+
+.. figure:: img/13.png
+
+NRZI 编码（Non-Return-to-Zero Inverted Code）
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+NRZI 编码（Non-Return-to-Zero Inverted Code）和 NRZ 的区别就是 NRZI 用信号的翻转代表一个逻辑，信号保持不变代表另外一个逻辑。这个见手册 7.1.8。
+
+.. figure:: img/14.png
+
+如图所示，可以得出一个简单的记忆方式：遇到 0 的边沿电平就翻转，遇到 1 的边沿则不变。
+
+位填充（bit-stuffing）
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+但是，这样还是会有一个问题，就是虽然接受者可以主动和发送者的频率匹配，但是两者之间总会有误差。假如数据信号是 1000 个逻辑 1，经过 USB 的 NRZI 编码之后，就是很长一段没有变化的电平，在这种情况下，即使接受者的频率和发送者相差千分之一，就会造成把数据采样成 1001 个或者 999 个 1了。
+USB 对这个问题的解决办法，就是强制插 0，也就是（位填充）bit-stuffing，如果要传输的数据中有 6个连续的 1，发送前就会在第 6 个 1 后面强制插入一个 0，让发送的信号强制出现翻转，从而强制接受者进行频率调整。
+接受者只要删除 6 个连续 1 之后的 0，就可以恢复原始的数据了。这部分见手册 7.1.9。
+
+.. figure:: img/15.png
+.. figure:: img/16.png
+.. figure:: img/17.png
+
+在数据被NRZI编码之前，在数据流中每六个连续的1之后插入一个0，以强制NRZI数据流中的过渡，这使接收器逻辑至少每七位有一次数据转换，以保证数据和时钟的锁定。比特填充是从同步模式开始启用。结束同步模式的数据 "一 "被算作是序列中的第一个 "一"。序列中的第一个。除了高速EOP期间，发射器的位填充总是被强制执行。如果需要按照
+位填充规则的要求，零位将被插入，即使它是数据包结束（EOP）信号前的最后一位。接收器必须对NRZI数据进行解码，识别填充位，并将其丢弃。
+
 USB 字段(域)
 ---------------------
 
+USB 字段构成了 USB 通信中最基本也是最小的单元，后面的包、事务，最根本都是由字段构成，而字段又是由比特构成。字段部分见手册 8.1。
+
+.. note:: USB 的比特先行模式是按照 LSB 先行原则。
+
 同步字段
 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 
+在 USB 系统中，主机和设备不是共享一个时钟，这使得接收方没办法准确知道发送方什么时候发送数据，尽管能检测到SOP，但是远远不够，所有这个时候就需要同步字段，使得接收方和发送方收发过程中保持同步，所以任何一个包都要以同步字段开始。同步字段0x01，经过编码以后就是01010100B。
+
+.. figure:: img/18.png
+
 包标识符字段
 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 
+PID 由一个四位数据包类型字段和一个四位校验字段组成，占用 8 个bit，如图所示。 PID指示数据包的类型，并通过推断，数据包的格式和应用于数据包的错误检测类型包。 PID的四位校验字段是通过执行分组类型字段的一个补码来生成，从而确保PID的可靠解码，以便正确解释分组的其余部分，如果四个PID校验位不是它们各自的分组标识符位的补码，则存在PID错误。
+
+.. figure:: img/19.png
+
+既然是 4个比特，说明了 PID 类型可以分为16种，从16种中，又细分成4类：令牌 PID,数据 PID，握手 PID 和特殊 PID。
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+.. figure:: img/20.png
+
 地址字段
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+地址字段又分为设备地址字段和端点地址字段，其中设备地址字段占用 7 个bit，除去0 地址，主机可以分配的地址有 127个。
+
+.. figure:: img/21.png
+
+端点地址字段占用 4个 bit，总共可以提供 16 个端点。
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+.. figure:: img/22.png
+
 帧号字段
 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 
+帧号字段占用 11 个bit，主机每发出一个帧，帧号都会加1，如图所示。而高速设备中，帧中又包含微帧，1帧=8微帧，微帧则是加0.1。关于帧和微帧的概念，后续补充。
+
+.. figure:: img/23.png
+
 数据字段
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