VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的USB驅(qū)動(dòng)程序原理與分析
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4.5 client回調(diào)(callback)任務(wù)
USB操作是嚴(yán)格遵守時(shí)序的。例如為使中斷傳輸和同步傳輸正確工作．需要依靠時(shí)鐘中斷。在一個(gè)有幾個(gè)不同client出現(xiàn)的主系統(tǒng)中．總是有可能出現(xiàn)一個(gè)client打斷其它c(diǎn)lient傳輸事件的發(fā)生。WindRiver USBD建議用client callback任務(wù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。許多USB事件可以導(dǎo)致一個(gè)USB client的callback任務(wù)。例如， 每當(dāng)USBD 完成USB IRP后，client的IRP callback函數(shù)被激活。同樣，當(dāng)USBD識(shí)別出一個(gè)動(dòng)態(tài)連接事件后，會(huì)激活一個(gè)或更多的動(dòng)態(tài)attach callback操作。但不是馬上激活這些回調(diào)操作， 而是安排合適的相應(yīng)的USBD client的回調(diào)任務(wù)來(lái)執(zhí)行callback。
一般的情況下，每一個(gè)client的callback任務(wù)處于“休眠”態(tài)(阻塞態(tài))。每一個(gè)client的callback，繼承了 usbdClientRegister()產(chǎn)生的VxWorks任務(wù)優(yōu)先級(jí)。這確保了每一個(gè)callback按其client的任務(wù)優(yōu)先級(jí)來(lái)執(zhí)行，而且可以利用優(yōu)先級(jí)來(lái)寫client，保證對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的USB傳輸。由于每一個(gè)client有它自己的callback任務(wù)，因此在callback期間，它們有很大的靈活性決定可以做什么。例如，允許在不破壞USBD或其它USBD client性能的條件下，使callback執(zhí)行代碼運(yùn)行至阻塞態(tài)。
Client callback task有VxWorks任務(wù)名：tUsbdCln。
4.6 USBD內(nèi)部Client
當(dāng)?shù)谝淮纬跏蓟疷SBD時(shí)，由USBD產(chǎn)生并注冊(cè)一個(gè)內(nèi)部client，以跟蹤USB請(qǐng)求。
USBD 可以產(chǎn)生什么類型的USB請(qǐng)求呢? 所有USBD與USB設(shè)備的傳輸，均利用調(diào)用USBD client的形式來(lái)完成。例如，當(dāng)一個(gè)設(shè)備第一次連接到系統(tǒng)時(shí)．USBD用一個(gè)控制管道(control pipe) 自動(dòng)地創(chuàng)建設(shè)備需要的所有的control pipe，即USBD client要用usbdPipeCreate()來(lái)創(chuàng)建一個(gè)與USB endpoint0通話的通道，然后所有USBD 內(nèi)部、外部client通過(guò)這個(gè)管道來(lái)發(fā)送諸如usbdDescriptorGet()或usbdFeatureGet()等的函數(shù)，進(jìn)行操作。
所以，USBD 的一個(gè)機(jī)制就是USBD 循環(huán)利用它自己的entry point，而內(nèi)部chent跟蹤這些請(qǐng)求。
4.7 動(dòng)態(tài)連接的注冊(cè)
每當(dāng)一個(gè)特定類型的設(shè)備插入或拔出時(shí)，USBD client都通知上一層。利用調(diào)用usbdDynamicAttachRegister()操作，client可以指定一個(gè)callback操作，以便可以獲取這樣的通知。
USB設(shè)備類型用class，subclass，protocol來(lái)區(qū)別。標(biāo)準(zhǔn)的USB 類在usb．h 中定義為USB_CLASS_XXXX。Subclass和protocol根據(jù)class來(lái)定義， 因此這些常數(shù)根據(jù)特定的class在頭文件中定義。
有時(shí)，一個(gè)client當(dāng)利用usbdDynamicAttachRegister()進(jìn)行注冊(cè)時(shí)，只對(duì)特定的 class，subclass，protocol 感興趣。例如，USB鍵盤類驅(qū)動(dòng)usbkeyboardLib， 注冊(cè)了Human Device Interface (HID) 類，subclass 是USB_SUBCLASS_HID_ BOOT，protocol是USB_PROTOCOL_HID_BOOT _KEYBOARD。通過(guò)callback機(jī)制的響應(yīng)，每當(dāng)一個(gè)設(shè)備完全符合這樣的標(biāo)準(zhǔn)， 從設(shè)備上插入或拔出時(shí)，SBD便通知給keyboard class driver。而在其它情況下，client關(guān)注的范圍更廣泛了。常量USBD_NOTIFY(定義在usbdLib.h)可以替代任意的class， subclass，protocol。例如，USB打印機(jī)USB驅(qū)動(dòng)，usbPrinterLib，其class等于 USB_CLASS_PRINTER，subclass 等于USB_SUBCLASS_PRINTER (usbPrinter.h)，protocol等于USBD_ NOTIFY_ ALL。典型的，當(dāng)一個(gè)client只調(diào)用一次usbdDynamicAttachRegister()時(shí)，對(duì)一個(gè)client能擁有的并發(fā)通知請(qǐng)求數(shù)目沒(méi)有限制。
4.8 Node ID
USB設(shè)備一般用USBD_NODE_ID來(lái)區(qū)別。從其作用來(lái)看， USBD_ NODE_ ID 是USBD 用來(lái)跟蹤一個(gè)設(shè)備的句柄。它與USB設(shè)備真正的USB地址無(wú)關(guān)。這表明client并不真正關(guān)心想要了解設(shè)備是物理上與哪一個(gè)USB主控制器相連。應(yīng)用為每個(gè)設(shè)備抽象定義的Node ID， 使client可以不用考慮物理設(shè)備的連接細(xì)節(jié)以及USB地址分配， 并允許USBD 在其內(nèi)部對(duì)這些進(jìn)行詳細(xì)的管理。
當(dāng)一個(gè)client通知有一個(gè)設(shè)備連接或斷開(kāi)時(shí)，USBD經(jīng)常通過(guò)USBD_NODE_ID來(lái)定位設(shè)備。同樣，當(dāng)一個(gè)client想通過(guò)USBD與一個(gè)特定的設(shè)備通信時(shí)，它必須向USBD傳遞那個(gè)設(shè)備的USBD_NODE_ID。
4.9 總線編號(hào)(bus enumeration)操作
usbdLib模塊提供了usbdBusCountGet()，usbdRootNodeldGet()，usbdHubPortCountGet ()，usbdNodldGet()操作。它們被一起稱作總線編號(hào)操作。它們使USBD Client對(duì)連接到每一個(gè)主控制器上的設(shè)備進(jìn)行編號(hào)。
這些操作對(duì)于診斷程序和測(cè)試工具很有用，例如usbTool(WindRiver提供的一個(gè)測(cè)試工具)。但是，利用它們編號(hào)之后，調(diào)用者無(wú)法知道USB的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否變化。因此， 建議USB class driver的開(kāi)發(fā)者不要用這些操作。
4.10 數(shù)據(jù)傳輸
一旦client配置完成一個(gè)設(shè)備，就開(kāi)始利用USBD提供的管道和傳輸功能與設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。傳輸種類(分為控制、塊、中斷和同步傳輸)用一個(gè) USB_IRP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)描述。 USB_IRP 的具體描述請(qǐng)參見(jiàn)HCD_FUNC_IRP_SUBM1T。USB數(shù)據(jù)傳輸被定位于每一個(gè)設(shè)備的特定endpoint。在USBD client和特定的設(shè)備endpoint之間的通道被稱作管道(pipe)。每一個(gè)管道有以下若干特性：
USBD_NODE_ID；
設(shè)備的endpoim 數(shù)目；
數(shù)據(jù)傳輸方向；
帶寬需求；
延時(shí)需求。
為了和設(shè)備交換數(shù)據(jù)，client必須先創(chuàng)建管道。作為結(jié)果，USBD得到了一個(gè)USBD_PIPE_HANDLE，它被用于隨后對(duì)這個(gè)管道的所有client操作。
當(dāng)client企圖創(chuàng)建一個(gè)管道時(shí)，USBD會(huì)檢查是否有足夠的可用帶寬。對(duì)于中斷和同步傳輸，帶寬限制是必需的。USBD不允許把90％以上的可用帶寬分配給中斷和同步管道；而對(duì)于控制和塊傳輸，則沒(méi)有帶寬的限制。同時(shí)，保證至少10％的帶寬用于控制傳輸，對(duì)塊傳輸則不保證會(huì)提供任何可用帶寬。
數(shù)據(jù)傳輸?shù)木唧w過(guò)程：
(1)創(chuàng)建pipe ：usbdPipeCreate(usbdClient Handle，nodeld，endpoint，configvalue，interface， USB_XFRTYPE_BULK，USB_ DIR_OUT，maxPacketSize，0，0，outPipeHandle)；
(2)定義callback：ourlrpCallback(pvoid P)；
(3)初始化IRP的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
(4)發(fā)送IRP：usbdTransfer(usbdChentHandle，outPipeHandle，＆irp)。
5 、小結(jié)
USB在VxWroks下的從下至上驅(qū)動(dòng)棧分為HC、UCD、USBD和Client Module四層，每一層都相對(duì)獨(dú)立，并為上一層提供了屏蔽該層次具體特征的接口。作者所說(shuō)的USB驅(qū)動(dòng)，實(shí)際上主要在USBD這一層次上完成。具體分為 Chent注冊(cè)，注銷，創(chuàng)建pipe ，配置，數(shù)據(jù)發(fā)送，以及各回調(diào)函數(shù)。當(dāng)正確地依次調(diào)用時(shí)，會(huì)根據(jù)回調(diào)函數(shù)的狀態(tài)和返回值，按正確的時(shí)序進(jìn)行完整的數(shù)據(jù)傳輸。
上述設(shè)計(jì)思想構(gòu)成了VxWorks下USB設(shè)備應(yīng)用的基礎(chǔ)。作者的研究詳細(xì)地分析了VxWorks的USB協(xié)議棧，證明了該方案的可行性，同時(shí)又給出了合理的實(shí)現(xiàn)方法。作為實(shí)踐成果，作者已在VPN網(wǎng)關(guān)證書(shū)讀取系統(tǒng)中，利用該思想編寫的驅(qū)動(dòng)，順利讀出存儲(chǔ)在USB設(shè)備中的設(shè)備證書(shū)和管理員證書(shū)，且運(yùn)行情況良好。作者認(rèn)為，文中提到的模型完全可以勝任解決 USB設(shè)備在VxWorks下的應(yīng)用所面臨的技術(shù)難題。 linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）
評(píng)論