25.2.2 主机驱动结构

25.2.2  主机驱动结构

USB主机控制器有3种类型：

q      OHCI：英文全称是Open Host Controller Interface，是用于SiS和Ali芯片组的USB控制器。

q      UHCI：英文全称是Universal Host Controller Interface，用于Intel和AMD芯片组的USB控制器。UHCI类型的控制器比OHCI控制器硬件结构要简单，但是需要额外的驱动支持，因此从理论上说速度要慢。

q      EHCI：是USB 2.0规范提出的一种控制器标准，可以兼容UHCI和OHCI。

1．USB主机控制器驱动

Linux内核使用usb_hcd结构描述USB主机控制器驱动。usb_hcd结构描述了USB主机控制器的硬件信息、状态和操作函数，定义如下：

 

struct usb_hcd {    /* usb_bus.hcpriv points to this */

 

    /*     

     * housekeeping                     // 控制器基本信息

     */

    struct usb_bus      self;       /* hcd is-a bus */

 

    const char      *product_desc;  /* product/vendor string */                                                 // 厂商名称字符串

    char            irq_descr[24];  /* driver + bus # */                                                    // 驱动和总线类型

 

    struct timer_list   rh_timer;   /* drives root-hub polling */                                               // 根hub轮询时间间隔

    struct urb      *status_urb;    /* the current status urb */                                            // 当前urb状态

 

    /*

     * hardware info/state              // 硬件信息和状态

     */

    const struct hc_driver  *driver;    /* hw-specific hooks */                                                 // 控制器驱动使用的回调函数

 

    /* Flags that need to be manipulated atomically */

    unsigned long       flags;

#define HCD_FLAG_HW_ACCESSIBLE  0x00000001

#define HCD_FLAG_SAW_IRQ    0x00000002

 

    unsigned        rh_registered:1;/* is root hub registered? */                                                           // 是否注册根hub

 

    /* The next flag is a stopgap, to be removed when all the HCDs

     * support the new root-hub polling mechanism. */

    unsigned        uses_new_polling:1;             // 是否允许轮询根hub状态

    unsigned        poll_rh:1;  /* poll for rh status? */

    unsigned        poll_pending:1; /* status has changed? */                                                               // 状态是否改变

 

    int         irq;        /* irq allocated */     // 控制器的中断请求号

    void __iomem        *regs;      /* device memory/io */                                                                  // 控制器使用的内存和I/O

    u64         rsrc_start; /* memory/io resource start */                                                      // 控制器使用的内存和I/O起始地址

    u64         rsrc_len;   /* memory/io resource length */                                                     // 控制器使用的内存和I/O资源长度

    unsigned        power_budget;   /* in mA, 0 = no limit */

 

#define HCD_BUFFER_POOLS    4

    struct dma_pool     *pool [HCD_BUFFER_POOLS];

 

    int         state;

#   define  __ACTIVE        0x01

#   define  __SUSPEND       0x04

#   define  __TRANSIENT     0x80

 

#   define  HC_STATE_HALT       0

#   define  HC_STATE_RUNNING    (__ACTIVE)

#   define  HC_STATE_QUIESCING  (__SUSPEND|__TRANSIENT|__ACTIVE)

#   define  HC_STATE_RESUMING   (__SUSPEND|__TRANSIENT)

#   define  HC_STATE_SUSPENDED  (__SUSPEND)

 

#define HC_IS_RUNNING(state) ((state) & __ACTIVE)

#define HC_IS_SUSPENDED(state) ((state) & __SUSPEND)

 

    /* more shared queuing code would be good; it should support

     * smarter scheduling, handle transaction translators, etc;

     * input size of periodic table to an interrupt scheduler.

     * (ohci 32, uhci 1024, ehci 256/512/1024).

     */

 

    /* The HC driver's private data is stored at the end of

     * this structure.

     */

    unsigned long hcd_priv[0]

            __attribute__ ((aligned (sizeof(unsigned long))));

};

 

2．OHCI控制器驱动

usb_hcd结构可以理解为一个通用的USB控制器描述结构。OHCI主机控制器是usb_hcd结构的具体实现，内核使用ohci_hcd结构描述OHCI主机控制器，定义如下：

 

struct ohci_hcd {

    spinlock_t      lock;

 

    /*

     * I/O memory used to communicate with the HC (dma-consistent)                                                      // 用于HC通信的I/O内存地址

     */

    struct ohci_regs __iomem *regs;

 

    /*

     * main memory used to communicate with the HC (dma-consistent).                                                // 用于HC通行的主内存地址

     * hcd adds to schedule for a live hc any time, but removals finish

     * only at the start of the next frame.

     */

    struct ohci_hcca    *hcca;

    dma_addr_t      hcca_dma;

 

    struct ed       *ed_rm_list;        /* to be removed */                                                             // 将被移除列表

 

    struct ed       *ed_bulktail;       /* last in bulk list */                                                         // 列表最后一项

    struct ed       *ed_controltail;    /* last in ctrl list */                                                         // 控制列表最后一项

    struct ed       *periodic [NUM_INTS];   /* shadow int_table */

 

    /*

     * OTG controllers and transceivers need software interaction;

     * other external transceivers should be software-transparent

     */

    struct otg_transceiver  *transceiver;

 

    /*

     * memory management for queue data structures                                                                      // 内存管理队列使用的数据结构

     */

    struct dma_pool     *td_cache;

    struct dma_pool     *ed_cache;

    struct td       *td_hash [TD_HASH_SIZE];

    struct list_head    pending;

 

    /*

     * driver state

     */

    int         num_ports;

    int         load [NUM_INTS];

    u32             hc_control; /* copy of hc control reg */// HC控制寄存器复制

    unsigned long       next_statechange;   /* suspend/resume */                                                            // 挂起/恢复

    u32         fminterval;     /* saved register */ // 保存的寄存器

 

    struct notifier_block   reboot_notifier;

 

    unsigned long       flags;      /* for HC bugs */

/* 以下是各厂家芯片ID定义 */

#define OHCI_QUIRK_AMD756   0x01            /* erratum #4 */

#define OHCI_QUIRK_SUPERIO  0x02            /* natsemi */

#define OHCI_QUIRK_INITRESET    0x04        /* SiS, OPTi, ... */

#define OHCI_BIG_ENDIAN     0x08            /* big endian HC */

#define OHCI_QUIRK_ZFMICRO  0x10            /* Compaq ZFMicro chipset*/

    // 芯片的初始化逻辑里也同样会有怪异的Bug

 

};

 

OHCI主机控制器是嵌入式系统最常用的一种USB主机控制器。