嵌入式开发之usb 转 net --- 支持持USB 网络适配器方案
（1）、应用背景
（2）、usb 简介
（3）、网卡 接口
（4）、usb 转net
（5）、usb 网卡驱动实现
（6）、usb 直连通信
神奇的usb
----------author：midu
-----------------dateTime：20200612
----------------------qq：1327706646
（1）、应用背景
许多项目在空间设计方面需要节省空间，可以考虑去掉网卡器件，预留usb 外接phy 转换芯片进行网络通信，或是直接usb 协议通信。
现在市面有很多基于usb 接口的链接器可以使用，比如外接usb wifi模块、usb 外接摄像头模组、usb 外接存储盘、外接USB 网络模块（厂家有某绿）等等，丰富了接口应用
（2）、usb 简介
2.1 什么事usb
直译就是通用串行总线。
2.2 usb 协议版本
- USB 1.0/1.1(low/full speed)，传输速率最大为12Mbps
- USB 2.0(high speed)，传输速率最大480Mbps
- USB 3.0(super speed)，传输速率最大5Gbps
- Type A，即使我们电脑上的那种接口。
- Type B，不太常见，比较方正的T型接口，有的嵌入式开发板会用。
- Type C，现在开始流行起来了，最大的好处就是可以盲插，而不用区分正反。
- Micro/mini，手机上比较常见。
不管哪种接口，用的线都是4根，只是形状不同而已。
主设备之所以能区分不同的从设备，靠的就是描述符。 于是USB协议里就规定了各种不同的USB描述符。让我们先看一下USB协议里四大描述符之间的关系
设备描述(device description)，配置描述符(configrue description)，接口描述符(interface description)，端点描述符(endpoint description)
2.5 usb 累class
class用来描述设备属于哪种设备，例如音频、键盘、U盘等。设备通过class来确认和加载相应的驱动。class分为device class 和interface class。具体的class值以及含义，参考define class。
- class 包含
- class
- subclass
- protocol
组合在一起，用来指出设备具体功能。
包（Packet）是USB系统中信息传输的基本单元，所有数据都是经过打包后在总线上传输的。数据在 USB总线上的传输以包为单位，包只能在帧内传输。高速USB 总线的帧周期为125us，全速以及低速 USB 总线的帧周期为 1ms。帧的起始由一个特定的包（SOF 包）表示，帧尾为 EOF。EOF不是一个包，而是一种电平状态，EOF期间不允许有数据传输。
注意：虽然高速USB总线和全速/低速USB总线的帧周期不一样，但是SOF包中帧编号的增加速度是一样的，因为在高速USB系统中，SOF包中帧编号实际上取得是计数器的高11位，最低三位作为微帧编号没有使用，因此其帧编号的增加周期也为 1mS。
• USB总线上的情形是怎样的？
• 包是USB总线上数据传输的最小单位，不能被打断或干扰，否则会引发错误。若干个数据包组成一次事务传输，一次事务传输也不能打断，属于一次事务传输的几个包必须连续，不能跨帧完成。一次传输由一次到多次事务传输构成，可以跨帧完成。
USB包由五部分组成，即同步字段（SYNC）、包标识符字段（PID）、数据字段、循环冗余校验字段（CRC）和包结尾字段（EOP），包的基本格式如下图：
（3）、网卡 接口
如果是转网络，可选usb转网络芯片模块，如文末附图物件；
若是直接usb通信，就无须网络转接头，直接用两头公头连接，usb协议通信
（4）、usb 转net
https://blog.csdn.net/qq_22182835/article/details/89457512
（5）、usb 网卡驱动实现
5.1 usb 驱动框架
a .主要驱动架构
b. 主机驱动架构
c. 设备端驱动架构
从上图可知，设备端驱动包含两部分：
1) 底层设备控制器驱动
2) 上层大容量存储类驱动
设备控制器驱动
USB设备控制器驱动主要实现Gadget API定义的函数和中断服务函数，可按功能划分为：API函数实现模块和中断处理模块。
API函数主要实现Gadget API定义的函数功能，如结构体usb_ep_ops和usb_gadget_ops中的函数、usb_gadget_register_driver函数。这些函数是供Gadget Driver调用。
中断处理模块主要处理设备控制器产生的各种中断，包括端点中断、复位、挂起等中断。
5.2 usb 初始化过程
USB驱动作为一个系统，集成了众多的驱动模块，注册过程非常复杂。从USB系统的角度来说，USB主机驱动主要包含：
1) USB核驱动
2) 主机控制器驱动
3) 集线器驱动
驱动的加载执行流程如下图所示：
a. USB Core的初始化
USB驱动从USB子系统的初始化开始，USB子系统的初始化在文件driver/usb/core/usb.c
-
subsys_initcall(usb_init);
-
module_exit(usb_exit);
subsys_initcall()是一个宏，可以理解为module_init()。由于此部分代码非常重要，开发者把它看作一个子系统，而不仅仅是一个模块。USB Core这个模块代表的不是某一个设备，而是所有USB设备赖以生存的模块。在Linux中，像这样一个类别的设备驱动被归结为一个子系统。subsys_initcall(usb_init)告诉我们，usb_init才是真正的初始化函数，而usb_exit将是整个USB子系统结束时的清理函数。
b. 主机控制器的初始化及驱动执行(以EHCI为例)
module_init(otg_init); 模块注册
static init __init otg_init(void);
platform_driver_register(); 平台注册
static int __init otg_probe(struct platform_device *pdev); 探测处理函数
reg = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0); 获取寄存器信息
data = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_MEM, 1); 获取内存信息
irq = platform_get_irq(pdev,0); 获取中断号
usb_create_hcd(&otg_hc_driver, &pdev->dev, pdev->dev.bus_id);
分配和初始化HCD结构体。对设备数据空间进行分配，初始化计数器、总线、定时器、hcd结构体各成员值。
ret = usb_add_hcd(hcd,irq,SA_INTERRUPT);
完成HCD结构体的初始化和注册。申请buffer，注册总线、分配设备端内存空间，向中断向量表中申请中断，注册根集线器，对根集线器状态进行轮询。
c.注册集线器
register_root_hub(hcd);
在USB系统驱动加载的过程中，创建了集线器的线程(khubd)，并且一直查询相应的线程事务。HCD驱动中，将集线器作为一个设备添加到主机控制器驱动中，然后进行集线器端口的初始化。在USB主机看来，根集线器本身也是USB主机的设备。USB主机驱动加载完成之后，即开始注册根集线器，并且作为一个设备加载到主机驱动之中。
USB主机和USB设备之间进行数据交互，USB设备本身并没有总线控制权，U盘被动地接收USB主机发送过来的信息并做出响应。USB主机控制器与根集线器构成了主机系统，然后外接其它的USB设备。
为了更好地探测到根集线器的状态变化，USB主机控制器驱动增加了状态轮询函数，以一定的时间间隔轮询根集线器状态是否发生变化。一旦根集线器状态发生变化，主机控制器就会产生相应的响应。
USB主机和USB设备之间的数据传输以URB(USB Request Block)的形式进行。
（6）、usb 直连通信
鸣谢：
https://wenku.baidu.com/view/54b8f334a200a6c30c22590102020740be1ecda8.html AX88772_USB转以太网PHY芯片原理设计
https://www.jianshu.com/p/3afc1eb5bd32 usb 协议
https://blog.csdn.net/myarrow/article/details/8279156 USB协议架构及驱动架构
https://blog.csdn.net/songze_lee/article/details/77658094 usb 协议简介
http://www.42xz.com/soft/3238.html#xzz usbblyzer 下载地址
https://blog.csdn.net/ZCShouCSDN/article/details/81448023 USB 之三 常用抓包/协议分析工具（Bus Hound、USBlyzer、USBTrace、USB Monitor Pro等）
https://blog.csdn.net/g200407331/article/details/51682597 usb 通信协议深入理解
https://blog.csdn.net/u010142953/article/details/82627591 USB协议基本知识
http://bbs.ntpcb.com/read.php?tid-121943.html usb net pcb
https://www.lulian.cn/product/list-115-cn.html 绿联USB有线百兆网卡
https://www.asix.com.tw/cs/download.php?sub=driverdetail&PItemID=86 驱动代码，AX88772 驱动程序下载
https://blog.csdn.net/weixin_33834075/article/details/85933953
https://blog.csdn.net/u010333084/article/details/102751186?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1.nonecase&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1.nonecase USB网卡 AX88772C 驱动交叉编译
https://www.asix.com.tw/FrootAttach/userguide/How_to_identify_Authentic_ASIX_USB-to-LAN_Products_v100.pdf usb 驱动详解
http://bbs.16rd.com/forum-38-1.html 1牛网
