EHCI规范(转)

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1. EHCI 1.0规范介绍

EHCI规范为USB 2.0规范定义了一个Host controller的寄存器级的接口,实际上就是系统软件和Host controller直接交互的接口。

一个USB Host系统由多个硬件和软件层构成,下图从架构概念上描述了这样一个USB Host系统:

这些硬件和软件层是:

- Client Driver Software层,这软件层在Host端执行,访问特定的USB设备。

- USB Driver (USBD),这是USB总线的系统软件层,它在相应操作系统中抽象下面提到的相应Host controller driver的具体细节。

- Host Controller Driver (xHCD),这是介于特定Host Controller硬件和USBD之间的软件层,它特定于Host Controller硬件的寄存器接口定义。

- Host Controller (xHC),这是USB 2.0的Host Controller具体硬件实现层。

- USB Device,这是实现终端用户功能的USB硬件设备,对该设备的交互访问流从应用程序,经过软件和硬件层,最后到该设备上。

一个USB 2.0的Host Controller一般包括:

一个high-speed模式的Host Controller (eHC),它实现EHCI接口,用于与high-speed模式设备通讯。

和0或者多个USB 1.1(full-speed和low-speed模式)的Companion Host Controller (cHC),用于与full-或者low-speed模式设备通讯。

当然,如果是0个,那么该Host Controller将无法支持full-和low-speed模式设备。

下图展示了这样一个USB 2.0 Host Controller:

Port Routing Logic负责将对应不同模式的Port路由相应的USB 2.0 eHC或者USB 1.1 cHC上,High-speed模式设备总是路由到eHC由其控制;而且在运行和配置阶段,eHC默认是所有root ports的Owner,eHC以及其相应的驱动初始阶段负责探测设备的连接,它在其中的每一个port寄存器上有一额外bit位,用于管理Port Routing Logic,如果连接的不是high-speed设备,eHC驱动会释放相应port的Ownership给cHC,在cHC下从初始连接检测到的那一个点上开始对该设备的枚举过程;反之,如果是high-speed设备,eHC则会继续持有该port的Ownership,而在其下完成该设备的枚举。

EHCI规范定义了3个Interface Space,如下图:

- PCI Configuration Space,如果实现包括有PCI寄存器,那它们用于系统模块的枚举和PCI功耗管理。

-  Register Space,用于具体实现相关的参数,功能,以及操作控制和状态寄存器,必须实现为I/O空间

- Schedule Interface Space,典型为Memory空间,由eHC驱动管理,用于Periodic和Asynchronous Schedules。

EHCI支持2个类别的Transfer types:Asynchronous和Periodic,其中Periodic类别包括Isochronous和Interrrupt传输类型,Asynchronous类别包括Control和Bulk传输类型。对应于这两个类别,有相应两种调度机制:

- Periodic schedule,是一个Periodic frame list,按固定周期调度,所有Isochronous和Interrupt传输都由它负责。

- Asynchronous schedule,是一个环形队列,按Round-robin调度,轮流处理,所有Control和Bulk传输都由它负责。

USB总线要求其Host controller实现Root hub,操作寄存器空间包含的端口寄存器具有用于管理USB规范内的每一个Port的最小硬件状态和控制信息。Host controller会遍历EHCI调度表,一直找到要处理的项目,然后开始处理这个USB事务,该事务会广播到所有使能的Root port,然后到达其连接的下游USB设备中。

端口寄存器为系统软件提供了USB 2.0规范要求的用于操作该端口的控制和状态信息,包括:

- 检测设备连接

- 断开设备连接

- 复位设备

- 管理端口功耗

- 端口电源管理功能

 

2. 寄存器接口

EHCI Host controller包括两套硬件寄存器:

- PCI Configuration Registers (仅挂在PCI总线上的设备实现该HC时),包括标准PCI配置头,电源管理,和设备相关寄存器,除此之外,在PCI Configuration Space还需要额外增加两个寄存器来支持USB,它们将在后面介绍。该空间仅用于PCI枚举来确定USB Host controller,并为其分配恰当的系统资源。

- Memory-mapped USB Host Controller Registers,这块寄存器空间映射到一个Non-cacheable memory,必须起于32-bit对齐地址。该寄存器空间又可进一步分为两套寄存器:

 - 只读的Capability registers,用于规定该Host controller实现的极限,限制,功能。

 - 可读/写的Operational registers,由系统软件用来控制和监控Host controller的工作状态。

posted @ 2018-05-22 18:54  二虎  阅读(1765)  评论(0编辑  收藏  举报