vxWorks中USB驱动栈-1

    USB模块可以分为多端口主机（MPH）模块和双角色（DR）模块，它们都能够连接一个或者二个外部端口，这些模块和外部端口总称为USB接口。Mpc8379的USB模块采用的是DR，它的寄存器和数据结构均基于Intel的EHCI(Enhanced Host Controller Interface Specification for Universal Serial Bus)，DR模块可以充当USB总线上的主机、外设、以及支持便携式On-The-Go（OTG)）可协商主机/外设。

    DR模块有三个基本操作模式：主机(Host)、设备和OTG。可以把DR模块配置成使用UTMI、ULPI 或者FS/LS串行收发器中的任何一种PHY接口。由于引脚的限制，UTMI接口只能用在设备操作模式。值得注意的是，设备模式下的DR模块不支持LS操作。8377使用的phy芯片smsc3300的接口为ULPI(UTMI + Low Pin Interface)。

    风河USB为通用串行总线提供USB传输初始化(USB hosts)和允许vxWorks目标作为USB外设的支持，USB hosts(又叫USB host stack)和USB外设(又叫USB peripheral stack)都遵循USB 2.0规约。Host Stack使vxWorks可以使用USB设备，而Peripheral Stack允许Windows机器将vxWorks板当做一个USB设备。这里先介绍Host，下图为USB Host驱动栈结构：

    USB Host Stack驱动包括USB驱动(USBD)、主机控制驱动(HCD)、hub驱动和class驱动。风河为标准接口协议EHCI、UHCI、OHCI提供HCD驱动，另外，还为USB控制器提供了root hub diver，为各种USB外设提供class driver合集。其中，USBD是硬件独立的，它提供了驱动栈上层(包括USB class drivers)与USB总线的通讯通道，还负责电源管理、USB带宽管理、动态挂载/释放USB设备等功能。下图为vxWorks中所体现的USB Host Stack组成图：

 

 

    这里从上往下来理解，usbTool是风河提供的USB测试工具包，从使用usbTool的过程可知，USB在初始化时的步骤如下：

1、先执行usbInit初始化USB2的Host Stack，源码如下：

STATUS usbInit (void)
{
	if (!usbdInitByKernel)
		{
			/* 为USB驱动设置内存空间(默认2M)*/
			ossPartSizeSet(USB_MEM_PART_SIZE);

      /* 初始化USB2 Host Stack，主要初始化USBD2.0层的全局变量*/
      if (usbdInit() == OK)
      	{
      		usbdInitByKernel = TRUE;
#ifdef DEBUG_ANNOUNCE_USB
          printf("USB2 Host Stack Initialized\n");
#endif
/*注册USB Hub Class驱动到USB Host驱动栈，以及初始化USB1.1转换层*/
      if ((usrUsbHubInit() != OK) || (usbdTranslationInit() != OK))
      	{
      		return ERROR;
      		}
      		}
      }
  else
  	{
  		printf("USB2 Host Stack Already Initialized\n");
  	}
  	return OK;
}

2、然后执行usbdInitialize初始化USBD，该函数在系统调用其他USBD函数前必须执行一次以上，有一个公用计数器guUSBDInited ，Initialize函数时会加1，ShutDown时会减1，大于0时表示初识化完成，注意：由于usbdInitialize可以嵌套执行，所以在执行计数器操作时，必须要遵循互斥访问规则。它用于准备访问URBs所需的USBD和传送单元。oss为O/S-independent services，用于保护互斥信号量。Host Stack的USBD2.0和Hub class模块的源码可以参考这两个目录：

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，这个过程叫做Attach，用于初始化hcd并注册到vxBus。先后调用usbxhcdInit和vxbUsbxhciRegister两个函数，前者的使用过程实际上就是调用usbHstHCDRegister，将HCD注册到USBD中，这里涉及到一个结构体USBHST_HC_DRIVER，它包含了HCD的函数指针，在HCD初始化时会将它传给USBD，后者利用这些指针和HCD进行通信。该结构体定义如下：

typedef struct usbhst_hc_driver
    {
    /* 用于此HCD的总线数目 */
    UINT8       uNumberOfBus;
   /* 结构体vxbBusTypeInfo保存总线信息 */  
   struct vxbBusTypeInfo        * pUsbHcdBusType;
   /*下面均为函数指针*/
    /* 从frame number Reg中获取num*/
    USBHST_STATUS   (*getFrameNumber)  (UINT8   uBusIndex,
                                        UINT16 *puFrameNumber);

    /* 设置frame位宽 */
    USBHST_STATUS   (*setBitRate)      (UINT8   uBusIndex,
                                        BOOL    bIncrement,
                                        UINT32 *puCurrentFrameWidth);

    /* 判断总线带宽是否足够支持接口设置的改动 */
    USBHST_STATUS   (*isBandwidthAvailable)
                                           (UINT8   uBusIndex,
                                            UINT8   uDeviceAddress,
                                            UINT8   uDeviceSpeed,
                                            UCHAR  *pCurrentDescriptor,
                                            UCHAR  *pNewDescriptor);

    /* 为特定USB endpoint解析并创建pipe */
    USBHST_STATUS   (*createPipe)      (UINT8   uBusIndex,
                                        UINT8   uDeviceAddress,
                                        UINT8   uDeviceSpeed,
                                        UCHAR  *pEndPointDescriptor,
                                        UINT16  uHighSpeedHubInfo,
                                        UINT32 *puPipeHandle);

    /* 修改默认pipe属性(address 0,endpoint 0) */
    USBHST_STATUS   (*modifyDefaultPipe)
                                           (UINT8   uBusIndex,
                                            UINT32  uDefaultPipeHandle,
                                            UINT8   uDeviceSpeed,
                                            UINT8   uMaxPacketSize,
                                            UINT16   uHighSpeedHubInfo);

    /* 删除pipe */
    USBHST_STATUS   (*deletePipe)      (UINT8   uBusIndex,
                                        UINT32  uPipeHandle);

    /* pipe上的请求pending  */
    USBHST_STATUS   (*isRequestPending)(UINT8   uBusIndex,
                                        UINT32  uPipeHandle);

    /* 提交请求到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);

  /* 以下两个用于处理split transaction时出现的错误 */
    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;

后者则分析意义不大，全部都是调用vxbDevRegister注册到vxBus上。

    至于这些驱动，风河已经编译好了(郁闷，还是只能看代码学习)，见目录installDir/target/src/hwif/busCtrl/usb/hcd，三种接口都分开放置了，尽管一次只能使用一种接口，但风河允许同时添加多个接口驱动，从而加强了产品的兼容性。到这里需要注意，添加usbTool就不能添加其他任何Init函数，否则会编译出错。

    若不是有usbTool，将组件完全包含后，系统若要使用USBD2.0接口，需要在vxWorks启动时经历4步初始化过程：

1、根据选择的组件将USB host控制器注册到vxBus。该过程是vxBus发现控制器设备并执行特定的vxBus初始化操作，调用函数为vxbUsbControllerRegister，

2、执行USBD入口函数usbdInit，

3、执行usbHubInit初始化hub class Drivers；

4、执行usbHcdInit将特定的HCD注册到USBD。

    上图中还有个OSAL，该组件用于为vxWorks关于host Stack的操作系统服务提供一个抽象、简化的视图。它包含了进程管理、互斥量、内存调度以及系统时间等，在usbd中，就是ossLib库。需要注意，在编写USB驱动时，需要有大部分精力是放在互斥访问和内存调度上的。