EDK II之USB主控制器(EHCI)驱动的实现框架

本文简要介绍一下UEFI中EHCI驱动的代码实现框架：

下图是HCDI：

上图是Host驱动程序向上层驱动提供的接口图：

1.大部分接口的最后动作都是去操作主控制器寄存器，ECHI的spec：《ehci-specification-for-usb.pdf》；

2.寄存器PORTSC用来获取/设置端口的状态（这里表示root hub的端口），root hub有几个port，这里就会有几个对应的寄存器（根据硬件厂商自己的实现）；

3.图中出现的2个链表是由硬件自己维护的，链表位于内存的地址由相关寄存器指定，驱动程序把要发送的数据写到这里，硬件会自动执行发送；

4.Asynchronous Schedule list用来发送controller和bulk（发完就删除，比如获取一下设备状态）；

5.Periodic schedule frame list用来发送异步中断（周期发送，比如定期查询hub，kb的状态）。

下图是EHCI驱动初始化的流程：

初始化流程图：

1.定义了一个定时器事件，这样在驱动程序初始化完成后，会有一个函数EhcMonitorAsyncRequests()周期执行，用来查询异步中断传输队列：&Ehc->AsyncIntTransfers；

（参考UEFI spec中的这句话：An Asynchronous Interrupt Transfer is typically used to query a device’s status at a fixed rate. For example, keyboard,mouse, and hub devices use this type of transfer to query their interrupt endpoints at a fixed rate.）后面我们会发现，在初始化HUB、KB这些device的时候会调用到AsyncInterruptTransfer()来把数据添加到periodic schedule frame list。

下面从数据结构的角度看一下EHCI的驱动结构：

下图是EHCI驱动中涉及的主要数据结构的关系图：

1.Struct USB2_HC_DEV是Host controller的核心数据结构，在初始化过程中创建；QTD、QH的数据结构的定义位于 EHCI spec 3.5/3.6；

2.管理controller和bulk传输：插入Asynchronous Schedule list

//把组装好的Qh插入EHCI主控制器的Asynchronous Schedule List,以便硬件执行传输命令
  EhcLinkQhToAsync (Ehc, Urb->Qh);
//阻塞式的执行此次controller传输
  Status = EhcExecTransfer (Ehc, Urb, TimeOut);
//从Asynchronous Schedule List中将其移除
  EhcUnlinkQhFromAsync (Ehc, Urb->Qh);

3.管理isochronous和interrupt传输：插入Periodic schedule frame list

//把组装好的Qh插入EHCI主控制器的Periodic schedule frame list，以便硬件执行传输命令
  EhcLinkQhToPeriod (Ehc, Urb->Qh);
//并把URB插入异步中断传输链表 &Ehc->AsyncIntTransfers
  InsertHeadList (&Ehc->AsyncIntTransfers, &Urb->UrbList);

4.插入硬件链表的URB，硬件会自动执行发送；

5.链表&Ehc->AsyncIntTransfers是由驱动程序创建并管理的，由EhcMonitorAsyncRequests()管理；

（1）他会循环&Ehc->AsyncIntTransfers上的每个urb；

（2）通过判断QTD.status来判断执行结果（一个urb中包含一个QH和一串QTD）；

（3）更新QH，为下一轮异步传输准备；

（4）如果有回调函数，执行回调函数。

6.总结：EHCI驱动初始化完成后，硬件负责维护两个链表（自动发送上面的数据），软件负责维护一个链表（用来周期查询Periodic list中的URB的执行结果，并调用回调函数）。