[RK3399][Android7.1] USB模块中的控制器和PHY

Platform: RK3399
OS: Android 7.1
Kernel: v4.4.83

声明： 这里的内容基本上是从RK提供的文档引用整理过来的。

RK3399平台上有两个Type-C USB3.0和两个USB2.0 Host。

USB控制器和PHY:

rk3399平台控制器和PHY的连接示意图如下：

两个Type-C USB3.0控制器都可以⽀持OTG(USB2.0 OTG功能是通过连接到USB2.0 PHY实现)，并且向下兼容USB2.0/1.1/1.0。但由于Kernel同一时间只能使用一个OTG，所以RK3399 SDK DTS的默认配置是⽀持Type-C0 USB3.0 OTG功能，Type-C1 USB3.0 Host功能。

Type-C USB3.0可以根据需求，将物理接⼝设计为Type-A USB3.0 Host，Micro USB3.0 OTG，Micro USB2.0 OTG等类型(在我们板子上其中一个就接成了Type-A USB3.0 Host)，内核USB 驱动已经兼容这⼏种不同类型的USB接⼝，只需要修改DTS配置，就可以使能相应的USB接⼝。

接下来分解各个模块。

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USB2.0 Host Controller:

• 内部有EHCI和OHCI Host Controller，因此可以向下兼容。
• Port Routing Control: 用于选择用EHCI还是OHCI。
• 向外接到USB2.0 PHY。

EHCI和OHCI Rockchip采用Linux 内核Generic驱动，一般开发 时只需要对DT作相应配置，即可正常工作。

Driver代码路径：
drivers/usb/host/ehci*
drivers/usb/host/ohci*

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USB2.0 PHY

• Host Port用于USB2.0 Host Controller。
• OTG Port用于USB3.0 OTG Controller对USB2.0 OTG的支持。

USB2.0 PHY使用的是Innosilicon IP。
Innosilicon PHY对应的文档:
Documentation/devicetree/bindings/phy/phy-rockchip-inno-usb2.txt

Driver代码路径:
drivers/phy/phy-rockchip-inno-usb2.c

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USB2.0 OTG

• ECHI/OHCI实现Host模式功能
• DWC实现Device模式功能。

RK3399没有独立的USB2.0 OTG控制器，但有独立的USB3.0 OTG控制器，并且可以向下兼容USB2.0 OTG的完整功能。

USB2.0 OTG对应的控制器是DWC2。
USB2.0 OTG使用的是Synopsys 方案，即使用DWC2控制器同时实现Host和Device功能，DWC2控制器通过检测 OTG口上ID脚的电平判断切换为何种模式，ID脚的电平变化触发控制器ID脚中断，然后由软件切换到对应模式。
目前使用两种驱动版本，一个是upstream 版，驱动在dwc2目录下，主要从upstream开源项目更新代码，另一个 是内部版，驱动在dwc_otg_310目录下，由RK内部自行维护，还未upstream。

配置说明：
Documentation/devicetree/bindings/usb/dwc2.txt

Driver代码路径：
upstream 版：drivers/usb/dwc2/* (没编译进去使用)
内部版：drivers/usb/dwc_otg_310/*

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USB3.0 OTG Controller

• 接到USB2.0 PHY实现USB2.0 OTG的兼容。

• 接到TypeC PHY实现USB3.0 OTG。

• xHCI Host Controller实现Host功能

• DWC3实现Device模式功能

USB3.0 OTG具有USB3.0 OTG功能，且向下兼容USB2.0 OTG功能，大传输速率为5Gbps。

USB3.0 HOST控制器为XHCI，集成于DWC3 OTG IP中，所以不用单独配置dts，只需要配置DWC3，并且设置 DWC3的dr_mode属性为dr_mode = “otg”或者dr_mode = “host”，即可以enable XHCI控制器。

目前USB3.0 OTG使用Synopsys 方案，即XHCI扩展的DWC3控制器，Host功能在XHCI框架下实现，而Device功能 由DWC3扩展部分实现。

配置说明：
Documentation/devicetree/bindings/usb/dwc3-rockchip.txt

Driver代码路径：
drivers/usb/dwc3/*
drivers/usb/host/xhci*

drivers/usb/dwc3 目录下的文件主要包括厂商引导驱动，Host Device通用DWC3控制器驱动和Device驱动，其中 文件名带厂商名字的为产商引导驱动，RK驱动文件名为dwc3-rockchip.c，core.c是DWC3控制器核心驱动，负责 加载XHCI驱动初始化XHCI控制器、加载Device驱动和初始化DWC3 Device控制器，gadget.c是DWC3 Device驱动 文件，主要实现控制器相关的Device初始化、中断处理和数据传输等功能。

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TypeC PHY:

由 USB3.0 SuperSpeed PHY和DisplayPort Transmit PHY组成。

• PIPE_IF接上面提到的USB3.0 OTG。
• DPTX_IF接DP。

USB3.0 PHY 为Cadence IP。

配置说明路径:
Documentation/devicetree/bindings/phy/phy-rockchip-typec.txt

代码路径：
drivers/phy/rockchip/phy-rockchip-typec.c

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参考：

Rockchip-Developer-Guide-linux4.4-USB.pdf
RK3399 USB DTS Configuration Instruction.pdf
Rockchip RK3399TRM V1.3 Part2.pdf