vxWorks中USB驅動棧-1

    USB模組可以分為多連接埠主機（MPH）模組和雙角色（DR）模組，它們都能夠串連一個或者二個外部連接埠，這些模組和外部連接埠總稱為USB介面。Mpc8379的USB模組採用的是DR，它的寄存器和資料結構均基於Intel的EHCI(Enhanced Host Controller Interface Specification for Universal Serial Bus)，DR模組可以充當USB匯流排上的主機、外設、以及支援攜帶型On-The-Go（OTG)）可協商主機/外設。

    DR模組有三個基本操作模式：主機(Host)、裝置和OTG。可以把DR模組配置成使用UTMI、ULPI 或者FS/LS串列收發器中的任何一種PHY介面。由於引腳的限制，UTMI介面只能用在裝置操作模式。值得注意的是，裝置模式下的DR模組不支援LS操作。8377使用的phy晶片smsc3300的介面為ULPI(UTMI + Low Pin Interface)。

    風河USB為通用序列匯流排提供USB傳輸初始化(USB hosts)和允許vxWorks目標作為USB外設的支援，USB hosts(又叫USB host stack)和USB外設(又叫USB peripheral stack)都遵循USB 2.0規約。Host Stack使vxWorks可以使用USB裝置，而Peripheral Stack允許Windows機器將vxWorks板當做一個USB裝置。這裡先介紹Host，為USB
Host驅動棧結構：

    USB Host Stack驅動包括USB驅動(USBD)、主機控制驅動(HCD)、hub驅動和class驅動。風河為標準介面協議EHCI、UHCI、OHCI提供HCD驅動，另外，還為USB控制器提供了root hub diver，為各種USB外設提供class driver合集。其中，USBD是硬體獨立的，它提供了驅動棧上層(包括USB class drivers)與USB匯流排的通訊通道，還負責電源管理、USB頻寬管理、動態掛載/釋放USB裝置等功能。為vxWorks中所體現的USB
Host Stack組成圖：

 

 

    這裡從上往下來理解，usbTool是風河提供的USB測試載入器包，從使用usbTool的過程可知，USB在初始化時的步驟如下：

1、先執行usbInit初始化USB2的Host Stack，源碼如下：

STATUS usbInit (void){if (!usbdInitByKernel){/* 為USB驅動設定記憶體空間(預設2M)*/ossPartSizeSet(USB_MEM_PART_SIZE);      /* 初始化USB2 Host Stack，主要初始化USBD2.0層的全域變數*/      if (usbdInit() == OK)      {      usbdInitByKernel = TRUE;#ifdef DEBUG_ANNOUNCE_USB          printf("USB2 Host Stack Initialized\n");#endif/*註冊USB Hub Class驅動到USB Host驅動棧，以及初始化USB1.1轉換層*/      if ((usrUsbHubInit() != OK) || (usbdTranslationInit() != OK))      {      return ERROR;      }      }      }  else  {  printf("USB2 Host Stack Already Initialized\n");  }  return OK;}

2、然後執行usbdInitialize初始化USBD，該函數在系統調用其他USBD函數前必須執行一次以上，有一個公用計數器guUSBDInited ，Initialize函數時會加1，ShutDown時會減1，大於0時表示初識化完成，注意：由於usbdInitialize可以嵌套執行，所以在執行計數器操作時，必須要遵循互斥訪問規則。它用於準備訪問URBs所需的USBD和傳送單元。oss為O/S-independent
services，用於保護互斥訊號量。Host Stack的USBD2.0和Hub class模組的源碼可以參考這兩個目錄：

installDir/target/src/hwif/usb和installDir/target/src/hwif/busCtlr/usb/hub

3、再初始化EHCI、OHCI、UHCI控制器，在usbTool中，這個過程叫做Attach，用於初始化hcd並註冊到vxBus。先後調用usbxhcdInit和vxbUsbxhciRegister兩個函數，前者的使用過程實際上就是調用usbHstHCDRegister，將HCD註冊到USBD中，這裡涉及到一個結構體USBHST_HC_DRIVER，它包含了HCD的函數指標，在HCD初始化時會將它傳給USBD，後者利用這些指標和HCD進行通訊。該結構體定義如下：

typedef struct usbhst_hc_driver    {    /* 用於此HCD的匯流排數目 */    UINT8       uNumberOfBus;   /* 結構體vxbBusTypeInfo儲存匯流排資訊 */     struct vxbBusTypeInfo        * pUsbHcdBusType;   /*下面均為函數指標*/    /* 從frame number Reg中擷取num*/    USBHST_STATUS   (*getFrameNumber)  (UINT8   uBusIndex,                                        UINT16 *puFrameNumber);    /* 設定frame位寬 */    USBHST_STATUS   (*setBitRate)      (UINT8   uBusIndex,                                        BOOL    bIncrement,                                        UINT32 *puCurrentFrameWidth);    /* 判斷匯流排頻寬是否足夠支援介面設定的改動 */    USBHST_STATUS   (*isBandwidthAvailable)                                           (UINT8   uBusIndex,                                            UINT8   uDeviceAddress,                                            UINT8   uDeviceSpeed,                                            UCHAR  *pCurrentDescriptor,                                            UCHAR  *pNewDescriptor);    /* 為特定USB endpoint解析並建立pipe */    USBHST_STATUS   (*createPipe)      (UINT8   uBusIndex,                                        UINT8   uDeviceAddress,                                        UINT8   uDeviceSpeed,                                        UCHAR  *pEndPointDescriptor,                                        UINT16  uHighSpeedHubInfo,                                        UINT32 *puPipeHandle);    /* 修改預設pipe屬性(address 0,endpoint 0) */    USBHST_STATUS   (*modifyDefaultPipe)                                           (UINT8   uBusIndex,                                            UINT32  uDefaultPipeHandle,                                            UINT8   uDeviceSpeed,                                            UINT8   uMaxPacketSize,                                            UINT16   uHighSpeedHubInfo);    /* 刪除pipe */    USBHST_STATUS   (*deletePipe)      (UINT8   uBusIndex,                                        UINT32  uPipeHandle);    /* pipe上的請求pending  */    USBHST_STATUS   (*isRequestPending)(UINT8   uBusIndex,                                        UINT32  uPipeHandle);    /* 提交請求到endpoint，URB：USB Request Block  */    USBHST_STATUS   (*submitURB)       (UINT8          uBusIndex,                                        UINT32         uPipeHandle,                                        pUSBHST_URB    pURB);    USBHST_STATUS   (*cancelURB)       (UINT8          uBusIndex,                                        UINT32         uPipeHandle,                                        pUSBHST_URB    pURB);  /* 以下兩個用於處理split transaction時出現的錯誤 */    USBHST_STATUS (*clearTTRequestComplete)(UINT8         uRelativeBusIndex,                                            void *         pContext,                                            USBHST_STATUS nStatus);    /* Function pointer to submit the status of the reset TT request */    USBHST_STATUS (*resetTTRequestComplete)(UINT8         uRelativeBusIndex,                                            void *         pContext,                                            USBHST_STATUS nStatus);} USBHST_HC_DRIVER, *pUSBHST_HC_DRIVER;

後者則分析意義不大，全部都是調用vxbDevRegister註冊到vxBus上。

    至於這些驅動，風河已經編譯好了(鬱悶，還是只能看代碼學習)，見目錄installDir/target/src/hwif/busCtrl/usb/hcd，三種介面都分開放置了，儘管一次只能使用一種介面，但風河允許同時添加多個介面驅動，從而加強了產品的相容性。到這裡需要注意，添加usbTool就不能添加其他任何Init函數，否則會編譯出錯。

    若不是有usbTool，將組件完全包含後，系統若要使用USBD2.0介面，需要在vxWorks啟動時經曆4步初始化過程：

1、根據選擇的組件將USB host控制器註冊到vxBus。該過程是vxBus發現控制器裝置並執行特定的vxBus初始化操作，調用函數為vxbUsbControllerRegister，

2、執行USBD入口函數usbdInit，

3、執行usbHubInit初始化hub class Drivers；

4、執行usbHcdInit將特定的HCD註冊到USBD。

    中還有個OSAL，該組件用於為vxWorks關於host Stack的作業系統服務提供一個抽象、簡化的視圖。它包含了進程管理、互斥量、記憶體調度以及系統時間等，在usbd中，就是ossLib庫。需要注意，在編寫USB驅動時，需要有大部分精力是放在互斥訪問和記憶體調度上的。