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s3c2440的USB主机控制器

2020年9月18日 15:11 阅读(210)

s3c2440提供了USB主机接口，它与OHCIv1.0完全兼容。要使用该功能，就必须熟悉OHCIv1.0规范；而要熟悉OHCIv1.0规范，那么还必须先熟悉…

s3c2440供给了USB主机接口，它与OHCI v1.0彻底兼容。要运用该功用，就有必要了解OHCI v1.0标准；而要了解OHCI v1.0标准，那么还有必要先了解USB v1.1协议。因而触及到该部分的内容较多，要想正确运用s3c2440所供给的USB主机接口也不是一件简略的作业。在这儿，我首要介绍USB设备枚举进程中所触及到的一些常识，并给出详细的完结程序。

OHCI（Open HCI）是现在运用比较广泛的三种USB主机操控器标准之一。USB体系结构是由四个首要部分组成：客户软件/USB驱动，主机操控器驱动（HCD），主机操控器（HC）和USB驱动。前两者由软件完结，后两者由硬件完结。而OHCI便是标准了主机操控器驱动和主机操控器之间的接口，以及它们的根本操作。在主机操控器驱动和主机操控器之间，有两个通讯通道，第一个是运用坐落HC的一套可操作寄存器，它们包含操控寄存器、状况寄存器和列表指针寄存器；另一个通道是运用称为主机操控器通讯域（HCCA）的同享内存。

USB界说了四种数据传输类型：操控传输、批量传输、间断传输和同步传输。在OHCI标准中把数据传输类型分为两类：周期传输和非周期传输。同步传输和间断传输归于周期传输，操控传输和批量传输归于非周期传输。USB界说了每帧的周期为1.0毫秒，为了确保每一帧都能发生周期传输和非周期传输，一般地，OHCI把每一帧的带宽分为四个部分，首先是发送SOF，然后对错周期传输，紧接着是周期传输，假如周期传输完毕后，还有时刻，则剩下的时刻依然留给非周期传输。

端点描绘符（ED）和传输描绘符（TD）是两个最根本的通讯模块。ED包含了一个端点的信息，它被HC用来办理运用端点。ED的典型参数包含端点地址、传输速度、最大数据包巨细，别的ED还供给了TD链表的停靠地（锚点）。TD是一个依赖于ED的内存缓存区，用于与端点之间进行数据传输。当HC存取一个ED，而且找到一个有用的TD地址时，则HC就完结了一个简略的与端点之间的传输使命，这个端点是由ED结语，而所存取的数据内存地址由TD指定。当一切的被TD所界说的数据传输完毕后，TD就从ED中解链出来，并链接到完结列表中。这个完结列表能够被HCD所处理，以供给一些完结信息。

ED的数据结构长度为16字节，它的数据域有：
FA：USB的功用地址；
EN：USB功用内的端点地址；
D：数据流的传输方向，是IN，OUT，仍是有TD来决议传输方向；
S：速度，全速仍是低速；
K：用于设置越过当时ED；
F：链接于ED的TD的方式，是通用TD格局仍是同步TD格局；
MPS：数据传输的最大字节巨细；
TailP：TD列表的尾指针；
H：用于间断当时TD列表的处理；
C：数据翻转进位位；
HeadP：TD列表的头指针；
NextED：下一个要处理的ED指针。

依据上述阐明，咱们能够界说ED为下面的数据类型：
typedef struct _ED {
volatile unsigned int Control;
volatile unsigned int TailP;
volatile unsigned int HeadP;
volatile unsigned int NextEd;
} ED, *P_ED;

咱们ED有必要是16字节地址对齐方式，因而咱们有必要用下面的方式来声明它的变量：
__align(16) ED ed;

咱们能够用下面的函数来创立一个ED：
__inline void CreateEd(
unsigned int EDAddr,//ED地址指针
unsigned int MaxPacket,//MPS
unsigned int TDFormat,//F
unsigned int Skip,//K
unsigned int Speed,//S
unsigned int Direction,//D
unsigned int EndPt,//EN
unsigned int FuncAddress,//FA
unsigned int TDQTailPntr,//TailP
unsigned int TDQHeadPntr,//HeadP
unsigned int ToggleCarry,//C
unsigned int NextED)//NextED
{
P_ED pED = (P_ED) EDAddr;
pED->Control = (MaxPacket << 16) | (TDFormat << 15) |(Skip << 14) | (Speed << 13)
| Direction << 11) | (EndPt << 7) | FuncAddress;
pED->TailP = (TDQTailPntr & 0xFFFFFFF0);
pED->HeadP = (TDQHeadPntr & 0xFFFFFFF0) | (ToggleCarry << 1);
pED->NextEd = (NextED & 0xFFFFFFF0);
}

TD共有两种类型：通用TD和同步TD。通用TD用于间断、操控和批量端点，同步TD用于同步传输。在这儿，咱们只给出通用TD的数据结构和界说。

通用TD的数据结构长度也是16字节，它的数据域有：
R：缓存凑整，用于设置是否需求最终一个数据包的长度与所界说的长度共同；
DP：方向，是IN，OUT，仍是SETUP；
DI：延时刻断；
T：数据翻转；
EC：传输过错计数；
CC：条件码，为上一次妄图传输的状况；
CBP：将要被传输的数据内存物理地址；
NextTD：下一个TD；
BE：将要被传输的数据内存物理末字节地址；

依据上述阐明，咱们能够界说通用TD为下面的数据类型：
typedef struct _TD {
volatile unsigned int Control;
volatile unsigned int CBP;
volatile unsigned int NextTD;
volatile unsigned int BE;
} TD, *P_TD;

咱们通用TD有必要是16字节地址对齐方式，因而咱们有必要用下面的方式来声明它的变量：
__align(16) TD td[4];

咱们能够用下面的函数来创立一个通用TD：
__inline void CreateGenTd(
unsigned int GenTdAddr,//TD地址指针
unsigned int DataToggle,//T
unsigned int DelayInterrupt,//DI
unsigned int Direction,//DP
unsigned int BufRnding,//R
unsigned int CurBufPtr,//CBP
unsigned int NextTD,//NextTD
unsigned int BuffLen)//被传输的数据长度，由该变量能够得到BE
{
P_TD pTD = (P_TD) GenTdAddr;
pTD->Control = (DataToggle << 24) | (DelayInterrupt << 21)
| (Direction << 19) | (BufRnding << 18);
pTD->CBP = CurBufPtr;
pTD->NextTD = (NextTD & 0xFFFFFFF0);
pTD->BE = (BuffLen) ? CurBufPtr + BuffLen – 1 : CurBufPtr;
}

下面咱们给出HCCA的数据结构，它的长度为256字节，包含128字节的HCCA间断表，2字节的HCCA帧数，2字节的HCCA便签（一共HC是否正在更新HCCA帧数），4字节的HCCA完结行列头指针，以及116字节的保存区。依据上述阐明，咱们能够界说HCCA为下面的数据类型：
typedef struct _HCCA {
volatile unsigned int HccaInterruptTable[32];
volatile unsigned short HccaFrameNumber;
volatile unsigned short HccaPad1;
volatile unsigned int HccaDoneHead;
volatile unsigned char reserved[116];
} HCCA, *P_HCCA;

咱们HCCA有必要是256字节地址对齐方式，因而咱们有必要用下面的方式来声明它的变量：
__align(256) HCCA hcca;

OHCI是依据寄存器层描绘的USB主机操控器的标准，因而HC包含了一些片内可操作寄存器，这些寄存器相同能够被HCD所运用。下面咱们就简略介绍OHCI中的寄存器。
HcRevision：HCI标准版别；
HcControl：HC的操作形式，CBSR——在非周期行列中，被服务的操控ED与批量ED之间的份额；CLE——下一帧操控行列处理使能；HCFS——USB主机操控器功用状况，包含复位、重新开端、操作和间断；
HcCommandStatus：HC接纳来至HCD的指令，也可反映HC的当时状况，HCR——软件复位HC；CLF——结语是否有操控行列TD；
HcInterruptStatus：供给各种能够触发硬件间断事情的状况；
HcInterruptEnable：使能用于操控发生硬件间断事情的位；
HcInterruptDisable：无效用于操控发生硬件间断事情的位
HcHCCA：HCCA的物理地址；
HcPeriodCurrentED：当时同步或间断ED的物理地址；
HcControlHeadED：操控行列的第一个ED的物理地址；
HcControlCurrentED：当时操控敌对ED的物理地址；
HcBulkHeadED：批量行列的第一个ED的物理地址；
HcBulkCurrentED：当时批量敌对ED的物理地址；
HcDoneHead：被增加在完结行列中的最近一个TD的物理地址；
HcFmInterval：包含一个14位的FI——用于一共一帧之内所占用的比特时刻，2个接连的SOFs，和一个15位PSMPS——用于一共在没有引发调度溢出下可发送或接纳全速最大包巨细，FI，PSMPS的推荐值为0x2EDF和0x2778。
HcFmRemaining：14位的倒计数器，以一共当时帧所剩时刻；
HcFmNumber：16位计数器，以供给时序参阅；
HcPeriodicStart：14位可编程数值，以结语HC在什么时刻开端碑文周期行列；
HcLSThreshold：11位数值，用于结语是否在EOF之前碑文最大8位LS包传输；
HcRhDescriptorA：第一个对跟集线器进行描绘的寄存器；
HcRhDescriptorB：第二个对跟集线器进行描绘的寄存器；
HcRhStatus：包含集线器状况域和集线器状况更改域；
HcRhPortStstus[1:NDP]：用于操控和陈述每个端口上的事情，在s3c2440中，NDP为2

下面给出OHCI的初始化，它都是依据寄存器的。依据OHCI标准，HCD应该完结下列初始化进程：
●初始化HCCA数据内存单元
●初始化可操作寄存器，以匹配当时设备数据状况
●设置HcHCCA
●设置HcInterruptEnable
●设置HcControl
●设置HcPeriodicStart

结合本文所介绍的实践内容，OHCI的初始化函数为：
void OHCIInit( )
{
unsigned int fminterval;

//复位
rHcControl = 0;
//写HCCA
rHcHCCA = (volatile unsigned )&hcca;

//设置帧距离
fminterval = 0x2edf;
rHcFmInterval =((((fminterval – 210) * 6) / 7) << 16)| fminterval;
rHcPeriodicStart= (fminterval * 9) / 10;

//初始化HcDoneHead
rHcDoneHead = 0x00;
hcca.HccaDoneHead = 0x0000;

//设置HC为运转状况
rHcControl = 0x80;
}

主机对USB设备的辨认进程称为设备枚举，因而枚举关于USB至关重要。在本文，只进行下列简略的5步枚举进程：
1、主机要求得到设备描绘符，SETUP数据包为：0x80, 0x06,0x00,0x01,0x00,0x00,0x40,0x00，得到的数据长度最大为0x40；
2、第二个SETUP包是为设备分配一个地址，内容一般为：0x00,0x05,0x02,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00。其间的02一共为设备分配的地址为0x02，今后咱们再对该设备操作时，就只能运用0x02这个地址值；
3、主机用新的地址再次获取设备描绘符，SETUP包为：0x80,0x06,0x00,0x01,0x00,0x00,0x12,0x00，与前次不同，这次得到数据长度时实践的数据长度0x12；
4、主机读取设备悉数装备描绘符，SETUP包为：0x80,0x06,0x00,0x02,0x00,0x00,0x40,0x00，咱们主机不知道设备描绘符的长度，因而这儿只需求得到0x40个字节；
5、主机发送SETUP数据包：0x00,0x09,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00，用以设置装备，答应一切端点进入作业状况。
对USB设备枚举咱们只做了简略的介绍，关于枚举的其他进程以及SETUP数据包各个字节的详细意义，请阅览USB协议的第9章。

下面咱们就首要介绍OHCI标准是怎么完结USB设备枚举的。前面咱们现已介绍过了，OHCI数据传输首要依托ED和TD，其间TD是挂靠在ED上的。ED首要用来设置传输的各种参数，TD则首要担任详细的数据传输。依据USB协议，USB的设备枚举只触及操控传输。操控传输最少有两个业务阶段：树立和状况，操控传输能够有挑选性地包含树立和状况阶段之间的数据阶段。在这儿，操控写传输不需求数据阶段，而操控读需求在树立和状况之间增加主机要读取到的数据。一般来说，完结一次操控写传输需求3个TD：第一个发送Setup包，第二个用于接纳握手或零长度的数据包，第三个用于发送状况；而完结一次操控读传输需求4个TD：第一个发送Setup包，第二个用于接纳数据，第三个用于发送一个零长度的数据包，，第四个用于接纳状况。

下面给出详细的USB设备枚举的函数。在进行枚举之前，主机一定要结语有USB设备的存在。正确情况下，在结语进程中，假如在一段给守时刻没有检测到设备，则主机以为没有USB设备。“一段给定的时刻”应该由守时器来完结。在这儿，为了简化程序，咱们只用计数来替代守时。
int USB_Enum()
{
int i;
//判别有无USB设备
for(i=0;i<100000;i++)
{
if (rHcRhPortStatus1 & 0x01)
{
rHcRhPortStatus1 = (1 << 4);//端口复位
while (rHcRhPortStatus1 & (1 << 4))
;//等候复位完毕
rHcRhPortStatus1 = (1 << 1);//使能该端口
break;
}
else if (rHcRhPortStatus2 & 0x01)
{
rHcRhPortStatus2 = (1 << 4);//端口复位
while (rHcRhPortStatus2 & (1 << 4))
;//等候复位完毕
rHcRhPortStatus2 = (1 << 1);//使能该端口
break;
}
}

if (i>90000)
return 0x44;

//第一步，主机得到设备描绘符
CreateEd(
(unsigned int) &ed,// ED Address
64,// Max packet
0,// TD format
0,// Skip
0,// Speed
0x0,// Direction
0x0,// Endpoint
0x0,// Func Address，初始为0
(unsigned int) &td[3],// TDQTailPointer
(unsigned int) &td[0],// TDQHeadPointer
0,// ToggleCarry
0x0);// NextED

//树立PID
CreateGenTd(
(unsigned int) &td[0],// TD Address
2,// Data Toggle
0x2,// DelayInterrupt
0x0,// Direction
1,// Buffer Rounding
(unsigned int) pSetup1,// Current Buffer Pointer，界说的全局变量数组
//const char pSetup1[8] ={0x80,0x06,0x00,0x01,0x00,0x00,0x40,0x00};
(unsigned int) &td[1],// Next TD
8);// Buffer Length

//接纳数据
CreateGenTd(
(unsigned int) &td[1],// TD Address
0,// Data Toggle
0x2,// DelayInterrupt
0x2,// Direction
1,// Buffer Rounding
(unsigned int) pData1,// Current Buffer Pointer，界说的全局变量数组
// char pData1[0x40];经过读取该数组，能够获悉设备描绘符
(unsigned int) &td[2],// Next TD
0x40);// Buffer Length

//零长度数据包
CreateGenTd(
(unsigned int) &td[2],// TD Address
3,// Data Toggle
0x2,// DelayInterrupt
0x1,// Direction
1,// Buffer Rounding
0x0,// Current Buffer Pointer
(unsigned int) &td[3],// Next TD
0x0);// Buffer Length

//接纳状况
CreateGenTd(
(unsigned int) &td[3],// TD Address
3,// Data Toggle
0x2,// DelayInterrupt
0x2,// Direction
1,// Buffer Rounding
0x0,// Current Buffer Pointer
(unsigned int) 0,// Next TD
0x0);// Buffer Length

//设置寄存器
rHcControlHeadED = (unsigned int )& ed;
rHcControlCurrentED = (unsigned int )& ed;

//操控列表处理使能，开端作业
rHcControl = 0x90;

//告诉HC操控列表已填充
rHcCommandStatus = 0x02;

//第二步为设备分配地址
CreateEd(
(unsigned int) &ed,// ED Address
64,// Max packet
0,// TD format
0,// Skip
0,// Speed
0x0,// Direction
0,// Endpoint
0,// Func Address
(unsigned int) &td[2],// TDQTailPointer
(unsigned int) &td[0],// TDQHeadPointer
0,// ToggleCarry
0x0);// NextED

//树立PID
CreateGenTd(
(unsigned int) &td[0],// TD Address
2,// Data Toggle
2,// DelayInterrupt
0,// Direction
1,// Buffer Rounding
(unsigned int) pSetup2,// Current Buffer Pointer，界说的全局变量数组
//const char pSetup2[8] ={0x00,0x05,0x02,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
(unsigned int) &td[1],// Next TD
8);// Buffer Length

//接纳零长度数据包
CreateGenTd(
(unsigned int) &td[1],// TD Address
0,// Data Toggle
2,// DelayInterrupt
2,// Direction
1,// Buffer Rounding
(unsigned int) 0,// Current Buffer Pointer
(unsigned int) &td[2],// Next TD
0);// Buffer Length

//发送状况
CreateGenTd(
(unsigned int) &td[2],// TD Address
3,// Data Toggle
2,// DelayInterrupt
1,// Direction
1,// Buffer Rounding
0x0,// Current Buffer Pointer
(unsigned int) 0,// Next TD
0x0);// Buffer Length

rHcControlHeadED = (unsigned int )& ed;
rHcControlCurrentED = (unsigned int )& ed;
rHcControl = 0x90;
rHcCommandStatus = 0x02;

//第三步，主机用新的地址再次获取设备描绘符
CreateEd(
(unsigned int) &ed, // ED Address
64,// Max packet
0,// TD format
0,// Skip
0,// Speed
0x0,// Direction
0x0,// Endpoint
0x2,// Func Address，新的地址
(unsigned int) &td[3],// TDQTailPointer
(unsigned int) &td[0],// TDQHeadPointer
0,// ToggleCarry
0x0);// NextED

CreateGenTd(
(unsigned int) &td[0],// TD Address
2,// Data Toggle
0x2,// DelayInterrupt
0x0,// Direction
1,// Buffer Rounding
(unsigned int) pSetup3,// Current Buffer Pointer，界说的全局变量数组
//const char pSetup3[8] ={0x80,0x06,0x00,0x01,0x00,0x00,0x12,0x00};
(unsigned int) &td[1],// Next TD
8);// Buffer Length

CreateGenTd(
(unsigned int) &td[1],// TD Address
0,// Data Toggle
0x2,// DelayInterrupt
0x2,// Direction
1,// Buffer Rounding
(unsigned int) pData3,// Current Buffer Pointer，界说的全局变量数组
// char pData3[0x12];经过读取该数组，能够获悉设备描绘符
(unsigned int) &td[2],// Next TD
0x12);// Buffer Length

CreateGenTd(
(unsigned int) &td[2],// TD Address
3,// Data Toggle
0x2,// DelayInterrupt
0x1,// Direction
1,// Buffer Rounding
0x0,// Current Buffer Pointer
(unsigned int) &td[3],// Next TD
0x0);// Buffer Length

CreateGenTd(
(unsigned int) &td[3],// TD Address
3,// Data Toggle
0x2,// DelayInterrupt
0x2,// Direction
1,// Buffer Rounding
0x0,// Current Buffer Pointer
(unsigned int) 0,// Next TD
0x0);// Buffer Length

rHcControlHeadED = (unsigned int )& ed;
rHcControlCurrentED = (unsigned int )& ed;
rHcControl = 0x90;
rHcCommandStatus = 0x02;

//第四步，主机读取设备悉数装备描绘符
CreateEd(
(unsigned int) &ed, // ED Address
64,// Max packet
0,// TD format
0,// Skip
0,// Speed
0x0,// Direction
0x0,// Endpoint
0x2,// Func Address
(unsigned int) &td[3],// TDQTailPointer
(unsigned int) &td[0],// TDQHeadPointer
0,// ToggleCarry
0x0);// NextED

CreateGenTd(
(unsigned int) &td[0],// TD Address
2,// Data Toggle
0x2,// DelayInterrupt
0x0,// Direction
1,// Buffer Rounding
(unsigned int) pSetup4,// Current Buffer Pointer，界说的全局变量数组
//const char pSetup4[8] ={0x80,0x06,0x00,0x02,0x00,0x00,0x40,0x00};
(unsigned int) &td[1],// Next TD
8);// Buffer Length

CreateGenTd(
(unsigned int) &td[1],// TD Address
0,// Data Toggle
0x2,// DelayInterrupt
0x2,// Direction
1,// Buffer Rounding
(unsigned int) pData4,// Current Buffer Pointer，界说的全局变量数组
// char pData4[0x40];经过读取该数组，能够获悉装备描绘符
(unsigned int) &td[2],// Next TD
0x40);// Buffer Length

CreateGenTd(
(unsigned int) &td[2],// TD Address
3,// Data Toggle
0x2,// DelayInterrupt
0x1,// Direction
1,// Buffer Rounding
0x0,// Current Buffer Pointer
(unsigned int) &td[3],// Next TD
0x0);// Buffer Length

CreateGenTd(
(unsigned int) &td[3],// TD Address
3,// Data Toggle
0x2,// DelayInterrupt
0x2,// Direction
1,// Buffer Rounding
0x0,// Current Buffer Pointer
(unsigned int) 0,// Next TD
0x0);// Buffer Length

rHcControlHeadED = (unsigned int )& ed;
rHcControlCurrentED = (unsigned int )& ed;
rHcControl = 0x90;
rHcCommandStatus = 0x02;

//第五步，主机发送SETUP数据包,用以设置装备，答应一切端点进入作业状况。
CreateEd(
(unsigned int) &ed, // ED Address
64,// Max packet
0,// TD format
0,// Skip
0,// Speed
0x0,// Direction
0,// Endpoint
2,// Func Address
(unsigned int) &td[2],// TDQTailPointer
(unsigned int) &td[0],// TDQHeadPointer
0,// ToggleCarry
0x0);// NextED

CreateGenTd(
(unsigned int) &td[0],// TD Address
2,// Data Toggle
2,// DelayInterrupt
0,// Direction
1,// Buffer Rounding
(unsigned int) pSetup5,// Current Buffer Pointer，界说的全局变量数组
//const char pSetup5[8] ={0x00,0x09,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
(unsigned int) &td[1],// Next TD
8);// Buffer Length

CreateGenTd(
(unsigned int) &td[1],// TD Address
0,// Data Toggle
2,// DelayInterrupt
2,// Direction
1,// Buffer Rounding
(unsigned int) 0,// Current Buffer Pointer
(unsigned int) &td[2],// Next TD
0);// Buffer Length

CreateGenTd(
(unsigned int) &td[2],// TD Address
3,// Data Toggle
2,// DelayInterrupt
1,// Direction
1,// Buffer Rounding
0x0,// Current Buffer Pointer
(unsigned int) 0,// Next TD
0x0);// Buffer Length

rHcControlHeadED = (unsigned int )& ed;
rHcControlCurrentED = (unsigned int )& ed;
rHcControl = 0x90;
rHcCommandStatus = 0x02;

return 0x88;
}

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