| USB设备的Bulk模式驱动程序设计 | |
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| 来源: ChinaUnix博客 日期： 2008.04.12 23:51 (共有条评论) 我要评论 | |
引言 通用串行总线（USB）是一种串行接口，具有自动配置能力和良好的兼容性，从而简化了计算机与外设的连接，被计算机外设硬件制造商广泛采纳。USB总线标准由1.1版升级到2.0版后，传输率由12Mbps增加到了480Mbps，更适宜于高速数据传输。USB设备支持打印机、扫描仪、数码相机等外设时，由于这些外设与主机间传输的数据量大，要求驱动 程序 采用Bulk模式进行高速数据传输。 USB设备驱动的整体结构 USB设备驱动的整体结构包括如下五个主要部分：USB应用 程序 接口、USB设备驱动函数、USB中断服务 程序 、USB回调接口 程序 、USB标准事件处理 程序 。  图1 USB设备驱动 程序 的整体结构 USB应用 程序 接口 USB应用 程序 接口主要功能是对USB驱动器进行软硬件初始化、打开端口、关闭端口、读端口、写端口和端口控制操作。当设备驱动器装入 系统 设备表时，I/O 系统 就调用该应用 程序 接口。 USB应用 程序 接口的一个例程所包含的函数： ·USB_init( ) -- USB端口驱动函数的安装和初始化、硬件配置。 ·USB_open( ) -- 打开USB端口。 ·USB_close( ) -- 关闭USB端口。 ·USB_read( ) -- 对USB端口进行读操作。 ·USB_write( ) -- 对USB端口进行写操作。 ·USB_ioctl( ) -- 对USB设备进行I/O控制操作。 USB设备驱动函数 1、USB_init（）-- 初始化USB端口 USB_init函数初始化特定USB端口驱动器，进行软硬件配置。 初始化步骤如下： （1） 将USB设备驱动器安装到I/O 系统 设备表中。 （2） 获取USB控制器使用的中断号。 （3） 获取各端口所需的 系统 资源，包括内存、信号量和消息队列。 （4） 初始化USB驱动器数据结构与USB端口状态寄存器。 （5） 启动USB标准事件处理 程序 。 （6） 启用控制端口0和USB中断最小支持集。 2、USB_open（）-- 打开USB端口 USB_open函数允许应用 程序 打开一个USB端口，选择DMA数据传输方式。 执行打开调用的典型步骤如下： （1） 如果不是默认的控制端口0，要检查端口状态是否为"CONFIGURED"。 （2） 如果不允许多次打开，要确认端口还没有打开。 （3） 确认端口对当前选择的接口有效。 （4） 选择DMA传输，设置DMA控制器使用该端口的FIFO作为目的地址。 （5） 设置端口为打开状态。 3、USB_close（）-- 关闭USB端口 USB_close函数允许USB应用 程序 关闭一个端口，并关闭DMA通道。 执行关闭调用的典型步骤为： （1） 关闭DMA通道，放弃端口对DMA控制器的使用。 （2） 设置端口为关闭状态。 4、USB_read（）-- 对USB端口进行读操作 USB_read函数允许USB应用 程序 从输出端口或控制端口读取数据。 调用读函数的典型步骤为： （1） 设置端口号、类型和方向。 （2） 确认端口处于打开状态。 （3） 设置端口信号量，避免多次调用。 （4） 调用readDMA( ) 进行DMA写操作。函数内执行步骤为： (a) 启动DMA从端口接收FIFO的读操作，将数据从端口传送到内存。 (b) 等待DMA完成中断。（DMA中断向端口消息队列发送一条消息表示数据传输完成。） (c) 重复进行（a）～（c）步骤直至接收到全部数据或USB主机结束传输。如果USB控制器检测到短包中断或零字节包，或者出现等待超时，则停止DMA传送，并转（d）步骤执行。 (d) 向USB主机发送一个零字节包，完成控制状态步骤。 （5） 释放端口信号量。 （6） 返回接收到的字节数或错误信息。 5、USB_write（）-- 对USB端口进行写操作 USB_write函数允许USB应用 程序 写数据到输入端口或控制端口。 执行写调用的典型步骤为： （1） 确认端口号、类型和方向。 （2） 确认端口处于打开状态。 （3） 获取端口信号量，避免多次调用。 （4） 调用writeDMA( )进行DMA写操作。函数内执行步骤为： (a) DMA将内存数据传送到目标端口的FIFO，并等待DMA完成中断。 (b) 若从接收FIFO接收到USB主机的一个零字节包，或者出现等待超时，则退出并返回传输的字节数。 (c) 重复执行（a）～（c）步骤直至全部数据传输完毕时，转（d）步骤执行。 (d) 强制向USB主机发送最后的零字节包或短包用来结束传输过程。 （5） 如果是控制端口，等待来自USB主机的零字节包，完成控制状态步骤。 （6） 释放端口信号量。 （7） 返回传输的字节数或错误信息。 6、USB_ioctl（）-- 对USB设备进行I/O控制操作 USB_ioctl函数设置端口状态寄存器并执行I/O端口控制功能。 USB应用 程序 根据控制对象不同分别调用提供应用 程序 控制USB接口的能力的controlIoctl()和epIoctl()函数。controlIoctl()函数执行USB控制器整体I/O出控制功能。epIoctl()函数执行个别USB端口的I/O控制功能。。 1) controlIoctl( ) -- 控制器控制函数 controlIoctl()函数对USB控制器进行控制操作。执行I/O功能之前获取USB控制器信号量，避免多次调用影响正在传输数据的端口。完成I/O操作后释放信号量。 USB控制器应支持的控制功能包括： ·支持远程唤醒功能。 ·设置USB端口进入/退出挂起状态。 ·复位USB端口。 ·设置USB控制器消息队列等待超时。 ·为DMA选择端口FIFO。 ·允许/禁止可选中断。 ·读取帧时间戳起始位。 ·进行枚举测试。 ·返回接口、备用接口和当前USB端口配置状态。 2) epIoctl() -- 端口控制函数 epIoctl()函数对端口进行控制操作。执行I/O功能之前获取USB控制器信号量，避免多次调用影响正在传输数据的端口。完成I/O操作后释放信号量。 端口应支持的控制功能包括： （1） 获得USB端口状态。 （2） 设置USB端口进入/退出阻塞状态。 （3） 设置USB端口消息队列等待超时。 USB中断服务 程序 USB控制器产生单一中断，多个端口共享。每个端口产生ACK、NACK/ERROR中断。输出端口产生接收零字节包或短包中断。控制端口0接收设置包时产生中断。USB控制器产生USB事件中断，如帧起始（SOF）、挂起、恢复和复位。 USB中断服务 程序 执行下列步骤： （1） 识别发生了USB中断的类型。 （2） 清除中断产生的条件。 （3） 读USB状态寄存器，获取当前配置、接口或帧起始时间戳状态信息。 （4） 向USB控制器消息队列或回调函数的接收消息队列发送一条消息。 USB标准事件处理 程序 USB驱动器初始化后，启动USB标准事件处理 程序 负责处理枚举过程和异步USB事件。 事件处理 程序 使用控制端口0，直到完成枚举过程。当USB应用 程序 处于非活动状态时，除控制端口0以外端口均不可访问。事件处理 程序 在端口0上执行控制操作，响应USB标准请求，并负责通知USB应用 程序 枚举完成和接口活动状态，USB事件通过回调接口传递到USB外设应用 程序 。当对USB端口枚举操作完成，USB应用 程序 就可打开并使用USB端口。 处理一个USB任务的执行过程为： （1） 读取USB控制器消息队列。 （2） 如果接收到设置包，则调用标准请求处理函数。 （3） 如果接收到事件，则调用USB事件处理函数。 （4） 确定当前状态和有效配置/接口。 （5） 更新USB控制器和端口数据结构。 （6） 重复（1）～（5）步骤。 USB回调接口 程序 回调应用 程序 接口是向应用 程序 提供反馈信息的一种接口，包括向应用 程序 通知USB事件的消息，如复位、配置改变、接口改变、挂起、恢复和帧起始。使用USB的应用 程序 要以下列方式回应这些消息： （1） 复位 关闭端口，等待枚举测试。 （2） 配置改变 关闭端口，按新配置打开端口。 （3） 接口改变 关闭端口，从新接口打开端口。 （4） 挂起 进入低功耗模式。 （5） 恢复 退出低功耗模式。 （6） 帧起始 执行应用 程序 规定的处理。 总结 本文提供了进行USB端口Bulk模式驱动 [/url] [url=http://teach.spaceedu.com/Dev/index.html]程序 设计的过程，实现在USB接口设备与Host主机之间进行高速数据传输，对于嵌入式环境以及windows多线程环境下的USB设备的高速数据传输同样适用 |
