S3C2440 USB 设备控制器
s3c2440 soc集成了一个usb1.1设备控制器,可以进行全速/低速的控制,中断与批量传输。除了端点0,具有四个端点,每个端点都可以作为中断与批量的端点,每个端点具有128 byte的FIFO,所以端点最大packet可以设置成128byte。并且支持DMA传输。任何一种设备控制器对于软件来说都是一组寄存器:数据,状态,控制。usb 设备控制器也不例外。设置好相应的控制寄存器,并且在数据来时读取数据寄存器,需要发送数据的时候将数据写入输出寄存器。而这种数据的通信建立在对状态寄存器的读取上,往往还会有中断与DMA的操作。s3c2440 usb设备控制器的寄存器分为以下几组:
(1):电源管理寄存器 PWR_REG 负责USB设备挂起等电源设置(2):地址寄存器 存储USB设备的地址,当主机枚举设备设备的时候设置(3):中断控制寄存器 EP_INT_REG 端点中断状态寄存器,每当一个端点事件发生的时候,相应的位就会置1 USB_INT_REG 设备中断状态寄存器,主要有三个中断:唤醒,复位,挂起 EP_INT_EN_REG 端点中断使能寄存器 EP_INT_EN_REG 设备中断使能寄存器(4):编号寄存器 因为USB 设备控制器有五个端点,并且五个端点寄存器大同小异,所以硬件设计上使用了编号寄存器:名字相同但物理寄存器不同。有一个INDEX_REG寄存器,它里面的值指示了具体的哪组物理寄存器。这样的寄存器有七个分别是: MAXP_REG: 端点最大信息包大小 IN_CSR1_REG IN_CSR2_REG OUT_CSR1_REG OUT_CSR2_REG OUT_FIFO_CNT1_REG OUT_FIFO_CNT2_REG(5):FIFO寄存器 EPO_FIFO_REG EP1_FIFO_REG EP2_FIFO_REG EP3_FIFO_REG EP4_FIFO_REG(6):DMA寄存器 端点1~4,每个端点六个,用于设置端点的DMA传输。 USB设备控制器处理了大部分的USB传输细节,并产生相应的中断。所以对USB设备控制器的编程,最关键的部分就是中断处理的部分。比如端点每收到一个token以及后面的数据包,就会产生相应的中断。软件只需要在中断处理程序中读取数据,并且清除中断标志。USB设备控制器就会自动发送应答包。现在网上比较流行的操作s3c2440 usb 设备控制器的程序就是移植到u-boot里面的usb下载程序。因为在u-boot的环境下所以调试起来没有在裸机上来的方便,所以我将这个程序移植到了裸机上,编译环境arm-linux-gcc。下面大体介绍以下这个程序的流程: 这个程序主要是完成了USB设备的枚举,与批量OUT传输,并且开启了DMA,OUT传输用的端点是端点3。这个程序首先从init_usb_slave() 开始:这个函数主要是设置usb slave的引脚以及控制寄存器,设置中断处理程序的入口,以及开启中断。
- void usb_init_slave(void)
- {
- struct s3c24x0_gpio * const gpioregs = s3c24x0_get_base_gpio();
- char *mode;
-
- Delay(10);
-
- Usb_Isr_Init();
-
- writel((readl(&gpioregs->MISCCR) & ~((1<<3) | (1<<13))), &gpioregs->MISCCR);
-
-
-
-
-
- isUsbdSetConfiguration=0;
-
- UsbdMain();
- Delay(10);
-
- writel((readl(&gpioregs->GPCDAT) | (1<<5)), &gpioregs->GPCDAT);
-
-
-
- #if USBDMA
- mode="DMA";
- #else
- mode="Int";
- #endif
- download_run=0;
- printk("USB slave is enable!\n");
-
- }
在配置完设备后,给GPC5一个高电平,主机就开始枚举设备的过程了。能不能开始这个过程关键是看设备是否配置正确。这就是要看UsbMain()这个函数了。他在usbmain.c中,如下:- void UsbdMain(void)
- {
- InitDescriptorTable();
- ConfigUsbd();
- PrepareEp1Fifo();
- }
这个函数挺简单,但是调用了三个函数可不简单。第一个就是初始化一些USB描述符,比如设备描述符,配置描述符等,在usb控制传输的时候返回给设备。这个函数在usbsetup.c中。PrepareEp1Fifo()是配置端点1的,这里没有用到。关键的是ConfigUsbd()函数,这个函数是最主要的配置函数。在usblib.c中:- void ConfigUsbd(void)
- {
- struct s3c24x0_interrupt * intregs = s3c24x0_get_base_interrupt();
- ReconfigUsbd();
- writel((readl(&intregs->INTMSK) & ~(BIT_USBD)), &intregs->INTMSK);
- }
这个函数是个封装函数,第一次配置调用他,并且开启中断。在重置USB的过程中调用的是ReconfigUsbd(),这个函数也在usblib.c中:- void ReconfigUsbd(void)
- {
-
-
-
-
-
-
- struct s3c24x0_usb_device * const usbdevregs = s3c24x0_get_base_usb_device();
-
- writeb(PWR_REG_DEFAULT_VALUE, &usbdevregs->PWR_REG);
- writeb(0, &usbdevregs->INDEX_REG);
- writeb(FIFO_SIZE_8, &usbdevregs->MAXP_REG);
- writeb((EP0_SERVICED_OUT_PKT_RDY | EP0_SERVICED_SETUP_END), & usbdevregs->EP0_CSR_IN_CSR1_REG);
- writeb(1, &usbdevregs->INDEX_REG);
-
- #if (EP1_PKT_SIZE==32)
- writeb(FIFO_SIZE_32, &usbdevregs->MAXP_REG);
- #else
- writeb(FIFO_SIZE_64, &usbdevregs->MAXP_REG);
- #endif
- writeb((EPI_FIFO_FLUSH | EPI_CDT), &usbdevregs->EP0_CSR_IN_CSR1_REG);
- writeb((EPI_MODE_IN | EPI_IN_DMA_INT_MASK | EPI_BULK), &usbdevregs->IN_CSR2_REG);
- writeb(EPO_CDT, &usbdevregs->OUT_CSR1_REG);
- writeb((EPO_BULK | EPO_OUT_DMA_INT_MASK), &usbdevregs->OUT_CSR2_REG);
-
- writeb(2, &usbdevregs->INDEX_REG);
- writeb(FIFO_SIZE_64, &usbdevregs->MAXP_REG);
- writeb((EPI_FIFO_FLUSH | EPI_CDT | EPI_BULK), &usbdevregs->EP0_CSR_IN_CSR1_REG);
- writeb((EPI_MODE_IN | EPI_IN_DMA_INT_MASK), &usbdevregs->IN_CSR2_REG);
- writeb(EPO_CDT, &usbdevregs->OUT_CSR1_REG);
- writeb((EPO_BULK | EPO_OUT_DMA_INT_MASK), &usbdevregs->OUT_CSR2_REG);
-
- writeb(3, &usbdevregs->INDEX_REG);
- #if (EP3_PKT_SIZE==32)
- writeb(FIFO_SIZE_32, &usbdevregs->MAXP_REG);
- #else
- writeb(FIFO_SIZE_64, &usbdevregs->MAXP_REG);
- #endif
- writeb((EPI_FIFO_FLUSH | EPI_CDT | EPI_BULK), &usbdevregs->EP0_CSR_IN_CSR1_REG);
- writeb((EPI_MODE_OUT | EPI_IN_DMA_INT_MASK), &usbdevregs->IN_CSR2_REG);
- writeb(EPO_CDT, &usbdevregs->OUT_CSR1_REG);
-
-
- writeb((EPO_BULK | EPO_OUT_DMA_INT_MASK), &usbdevregs->OUT_CSR2_REG);
-
- writeb(4, &usbdevregs->INDEX_REG);
- writeb(FIFO_SIZE_64, &usbdevregs->MAXP_REG);
- writeb((EPI_FIFO_FLUSH | EPI_CDT | EPI_BULK), &usbdevregs->EP0_CSR_IN_CSR1_REG);
- writeb((EPI_MODE_OUT | EPI_IN_DMA_INT_MASK), &usbdevregs->IN_CSR2_REG);
- writeb(EPO_CDT, &usbdevregs->OUT_CSR1_REG);
-
-
- writeb((EPO_BULK | EPO_OUT_DMA_INT_MASK), &usbdevregs->OUT_CSR2_REG);
-
- writeb((EP0_INT | EP1_INT | EP2_INT | EP3_INT | EP4_INT), &usbdevregs->EP_INT_REG);
- writeb((RESET_INT | SUSPEND_INT | RESUME_INT), &usbdevregs->USB_INT_REG);
-
-
- writeb((EP0_INT | EP1_INT | EP3_INT), &usbdevregs->EP_INT_EN_REG);
- writeb(RESET_INT, &usbdevregs->USB_INT_EN_REG);
- ep0State = EP0_STATE_INIT;
-
- }
可以看出首先是操作电源管理寄存器关闭自动挂起功能,然后就是针对每个端点来配置,主要设置端点的最大信息包的大小,端点类型,传输方向。以及是否支持DMA。最主要的是端点0与端点3因为其他三个端点没有用到。最后清除所有的中断状态寄存器的标志。 usb 设备控制器最主要的部分就是中断处理程序,本程序中的USB中断处理程序是void IsrUsbd(void),在usbmain.c中:- void IsrUsbd(void)
- {
- struct s3c24x0_usb_device * const usbdevregs = s3c24x0_get_base_usb_device();
- U8 usbdIntpnd,epIntpnd;
- U8 saveIndexReg = readb(&usbdevregs->INDEX_REG);
-
- usbdIntpnd = readb(&usbdevregs->USB_INT_REG);
- epIntpnd = readb(&usbdevregs->EP_INT_REG);
-
- if(usbdIntpnd&SUSPEND_INT)
- {
- writeb(SUSPEND_INT, &usbdevregs->USB_INT_REG);
-
- }
- if(usbdIntpnd&RESUME_INT)
- {
- writeb(RESUME_INT, &usbdevregs->USB_INT_REG);
-
- }
- if(usbdIntpnd&RESET_INT)
- {
-
-
-
- ReconfigUsbd();
- writeb(RESET_INT, &usbdevregs->USB_INT_REG);
- PrepareEp1Fifo();
- }
-
- if(epIntpnd&EP0_INT)
- {
- writeb(EP0_INT, &usbdevregs->EP_INT_REG);
- Ep0Handler();
- }
-
- if(epIntpnd&EP1_INT)
- {
- writeb(EP1_INT, &usbdevregs->EP_INT_REG);
- Ep1Handler();
- }
-
- if(epIntpnd&EP2_INT)
- {
- writeb(EP2_INT, &usbdevregs->EP_INT_REG);
-
-
- }
-
- if(epIntpnd&EP3_INT)
- {
- writeb(EP3_INT, &usbdevregs->EP_INT_REG);
- printk("Ep3hander\n");
- Ep3Handler();
- }
-
- if(epIntpnd&EP4_INT)
- {
- writeb(EP4_INT, &usbdevregs->EP_INT_REG);
-
-
- }
-
- ClearPending_my((int)BIT_USBD);
- writeb(saveIndexReg, &usbdevregs->INDEX_REG);
- }
USB 最重要要的是时序,打印函数是很费时间的,所以如果在USB中断处理程序中加入打印函数,有可能造成总线超时,从而使得USB传输不能成功。下面针对USB设备枚举来说明以下控制传输,相应的中断处理程序Ep0Handler(),在usbsetup.c中: 这个函数比较长,我就不贴代码了。这个函数主要就是针对中断的类型类进行相应的处理: writeb(0, &usbdevregs->INDEX_REG); ep0_csr = readb(&usbdevregs->EP0_CSR_IN_CSR1_REG); EP0_CSR_IN_CSR1_REG寄存器里面有相应端点的相应中断类型。其中有两种中断是不正常状态,EP0_SETUP_END这个标志表示,控制传输,SETUP阶段在数据包到来前,传输就结束了。造成这个原因有可能是总线超时,如果主机在送出SETUP包以及数据包之后,USB设备迟迟不发送应答包。EP0_SENT_STALL 当设备不正常的时候这个标志会置位。 EP0_OUT_PKT_READY 这个标志是正常的状态,在USB设备接收到了一个正确的Token以及数据包是,这个标志就置位,从而程序可以从FIFO中读取数据根据setup包中根据请求类型来进行相应的处理。然后清除这个标志。USB设备控制器就会自动发送ACK包给主机,从而结束一个事务。类似,程序用到用于下载的OUT批量传输端点3的中断处理程序Ep3Handler也是这样一个流程。但是不同的是这里还用到了DMA传输。- void Ep3Handler(void)
- {
- struct s3c24x0_interrupt * intregs = s3c24x0_get_base_interrupt();
- struct s3c24x0_usb_device * const usbdevregs = s3c24x0_get_base_usb_device();
- U8 out_csr3;
- int fifoCnt;
- writeb(3, &usbdevregs->INDEX_REG);
- out_csr3 = readb(&usbdevregs->OUT_CSR1_REG);
-
- printk("<3:%x]",out_csr3);
-
- if(out_csr3 & EPO_OUT_PKT_READY)
- {
- printk("EPO_OUT_PKT_READ\n");
- fifoCnt = readb(&usbdevregs->OUT_FIFO_CNT1_REG);
- #if 0
- RdPktEp3(ep3Buf,fifoCnt);
- PrintEpoPkt(ep3Buf,fifoCnt);
- #else
-
- if(downloadFileSize==0)
- {
- RdPktEp3((U8 *)downPt,8);
-
- if(download_run==0)
- {
- downloadAddress=tempDownloadAddress;
- }
- else
- {
- downloadAddress=
- *((U8 *)(downPt+0))+
- (*((U8 *)(downPt+1))<<8)+
- (*((U8 *)(downPt+2))<<16)+
- (*((U8 *)(downPt+3))<<24);
-
- dwUSBBufReadPtr = downloadAddress;
- dwUSBBufWritePtr = downloadAddress;
- }
- downloadFileSize=
- *((U8 *)(downPt+4))+
- (*((U8 *)(downPt+5))<<8)+
- (*((U8 *)(downPt+6))<<16)+
- (*((U8 *)(downPt+7))<<24);
- checkSum=0;
- downPt=(U8 *)downloadAddress;
-
- RdPktEp3_CheckSum((U8 *)downPt,fifoCnt-8);
- downPt+=fifoCnt-8;
-
- #if USBDMA
-
-
- writel((readl(&intregs->INTMSK) | BIT_USBD), &intregs->INTMSK);
- return;
- #endif
- }
- else
- {
- #if USBDMA
- printk("");
- #endif
- RdPktEp3_CheckSum((U8 *)downPt,fifoCnt);
- downPt+=fifoCnt;
- }
- #endif
- CLR_EP3_OUT_PKT_READY();
- return;
- }
-
-
-
- if(out_csr3 & EPO_SENT_STALL)
- {
- printk("[STALL]");
- CLR_EP3_SENT_STALL();
- return;
- }
- }
可以看出中断状态EPO_OUT_PKT_READY标志置位就代表着一个数据包的到来,这里是处理第一个数据包,由于端点3配置的大小为32个字节,所以一个包的数据就是32个字节。因为主机软件DNW在每个文件的头部加了8个字节的信息来标示下载地址与文件长度,所以这个就是处理下载地址与文件长度的信息的。最后下载地址保存在downloadAddress里,文件长度保存在downloadFileSize里。处理完第一个包后,首先禁止USBD中断这个为了设置端点3的DMA功能。在中断禁止的时候,主机发送的数据包都会被USB设备忽略,从而主机会从新发送。貌似这个中断处理函数只处理一个包的数据就关了中断,USB批量传输就进行不下去了。但是别急,程序中还有一个函数是进行批量传输先运行的,这就是usb_receive:- u32 usb_receive(char *buf, size_t len, U32 wait)
- {
- int first=1;
- U8 tempMem[16];
- U32 j;
- unsigned int dwRecvTimeSec = 0;
- char c;
- struct s3c24x0_interrupt * intregs = s3c24x0_get_base_interrupt();
-
- dwUSBBufReadPtr = dwUSBBufBase;
- dwUSBBufWritePtr = dwUSBBufBase;
- bDMAPending = 0;
-
-
- tempDownloadAddress = dwUSBBufBase;
-
- downloadAddress=(U32)tempMem;
- downPt=(unsigned char *)downloadAddress;
-
- downloadFileSize=0;
-
-
-
-
-
- if(isUsbdSetConfiguration==0)
- {
- printk("USB host is not connected yet.\n");
- }
-
- while(downloadFileSize==0)
- {
- if(first==1 && isUsbdSetConfiguration!=0)
- {
- printk("USB host is connected. Waiting a download.\n");
- first=0;
- }
- }
-
- printk("get downloadFileSize = %d !!\n",downloadFileSize);
-
-
- if (downloadFileSize - 10 > len)
- {
- printk("Length of file is too big : %d > %d\n", downloadFileSize - 10, len);
- return 0;
- }
-
- Timer_InitEx();
- Timer_StartEx();
-
- #if USBDMA
-
- writel((readl(&intregs->INTMSK) & ~(BIT_DMA2)), &intregs->INTMSK);
-
- ClearEp3OutPktReady();
-
-
-
- if(downloadFileSize>EP3_PKT_SIZE)
- {
- if(downloadFileSize - EP3_PKT_SIZE<=(0x80000))
- {
-
- dwUSBBufWritePtr = downloadAddress + EP3_PKT_SIZE-8;
- dwWillDMACnt = downloadFileSize - EP3_PKT_SIZE;
- }
- else
- {
- dwUSBBufWritePtr = downloadAddress + EP3_PKT_SIZE - 8;
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- dwWillDMACnt = 0x80000 + 8 - EP3_PKT_SIZE;
- }
- totalDmaCount = 0;
- ConfigEp3DmaMode(dwUSBBufWritePtr, dwWillDMACnt);
- }
- else
- {
- dwUSBBufWritePtr = downloadAddress + downloadFileSize - 8;
- totalDmaCount = downloadFileSize;
- }
- #endif
-
- printk("\nNow, Downloading [ADDRESS:%xh,TOTAL:%d]\n",
- downloadAddress,downloadFileSize);
-
- if (wait)
- {
- printk("RECEIVED FILE SIZE:%8d",0);
-
- j = totalDmaCount + 0x10000;
- while (totalDmaCount != downloadFileSize)
- {
- if (totalDmaCount > j)
- {
- printk("\b\b\b\b\b\b\b\b%8d", j);
- j = totalDmaCount + 0x10000;
- }
- }
- printk("\b\b\b\b\b\b\b\b%8d ", totalDmaCount);
- dwRecvTimeSec = Timer_StopEx();
- if (dwRecvTimeSec == 0)
- {
- dwRecvTimeSec = 1;
- }
- printk("(%dKB/S, %dS)\n", (downloadFileSize/dwRecvTimeSec/1024), dwRecvTimeSec);
- }
-
- return downloadFileSize - 10;
- }
usb_receive函数紧接着usb_init_slave运行,如果主机枚举成功设备,那么就会设置downloadFileSize = 1,”USB host is connected. Waiting a download“就会输出到终端,从而执行以下的代码,否则就会等待USB设备配置完毕。头文件中是定义了USBDMA的,所以#if USBDMA 下面的代码就会执行。在说这段代码之前首先说一下Timer_InitEx(); Timer_StartEx();这两个函数的作用还有 if (wait)下面代码的作用,起始这些都是为了显示现在进度,以及下载平均耗时的,这里主要用了看门狗定时器作为定时硬件,如果定义了wait,那么程序会将下载信息显示在终端,然后还统计每秒传输的字节数。下面重点说明#if USBDMA下面的代码。 这段代码的主要作用就是针对传输文件的大小来决定DMA的使用情况,如果使用DMA,则配置端点3为DMA模式,设置DMA传输的终点地址以及每次DMA传输的大小,开启DMA中断。当设置好DMA时,并打开了DMA中断,每传完一个设置的大小,就会进入DMA中断。所以如果传输文件的大小小于1023KB,那么只会进入一次DMA中断。下面就是DMA中断处理程序:- void IsrDma2(void)
- {
- struct s3c24x0_interrupt * intregs = s3c24x0_get_base_interrupt();
- struct s3c24x0_usb_device * const usbdevregs = s3c24x0_get_base_usb_device();
- U8 out_csr3;
- U32 dwEmptyCnt;
- U8 saveIndexReg = readb(&usbdevregs->INDEX_REG);
- writeb(3, &usbdevregs->INDEX_REG);
- out_csr3 = readb(&usbdevregs->OUT_CSR1_REG);
-
- ClearPending_my((int)BIT_DMA2);
-
-
-
-
- if (!totalDmaCount)
- totalDmaCount = dwWillDMACnt + EP3_PKT_SIZE;
- else
- totalDmaCount+=dwWillDMACnt;
-
-
- dwUSBBufWritePtr = ((dwUSBBufWritePtr + dwWillDMACnt - dwUSBBufBase) % dwUSBBufSize) + dwUSBBufBase;
-
- if(totalDmaCount>=downloadFileSize)
- {
- totalDmaCount=downloadFileSize;
-
- ConfigEp3IntMode();
-
- if(out_csr3& EPO_OUT_PKT_READY)
- {
- CLR_EP3_OUT_PKT_READY();
- }
- writel(((readl(&intregs->INTMSK) | BIT_DMA2) & ~(BIT_USBD)), &intregs->INTMSK);
-
- }
- else
- {
- if((totalDmaCount+0x80000)
- {
- dwWillDMACnt = 0x80000;
- }
- else
- {
- dwWillDMACnt = downloadFileSize - totalDmaCount;
- }
-
- dwEmptyCnt = (dwUSBBufReadPtr - dwUSBBufWritePtr - 1 + dwUSBBufSize) % dwUSBBufSize;
- if (dwEmptyCnt >= dwWillDMACnt)
- {
- ConfigEp3DmaMode(dwUSBBufWritePtr, dwWillDMACnt);
- }
- else
- {
- bDMAPending = 1;
- }
- }
- writeb(saveIndexReg, &usbdevregs->INDEX_REG);
- }
DMA中断处理程序在每次DMA传输完成后进入,根据还剩文件的字节数来决定是否继续传输,以及怎样传输。当传输完成后,禁止DMA中断,将端点3配置成中断模式,好进行下一次的批量传输。
程序源代码在
http://blog.csdn.net/yaozhenguo2006/article/details/7405825
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