EHCI规范(转)

https://blog.csdn.net/qiurihuanghua/article/details/6411640

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。