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分类: LINUX

2012-10-22 08:48:06

仅仅看了半天SPEC写的笔记,有些乱,等调试完毕再次整理,思路不是很成熟,推测成分较多,可能有不对的地方,欢迎拍砖交流指正。
 
1. 概要
OTG设备使用插头中的ID引脚来区分A/B Device,ID接地被称作为A-Device,为连接时候的USB Host,A-Device始终为总线提供电力,ID悬空被称作为B-Device,为连接时候的USB Device,设备的USB Host/USB Device角色可以通过HNP切换。

OTG设备连接时不能跨越USB Hub,如果跨越USB Hub则失去HNP功能。

这里要注意A-Device/B-Device与USB Host/Device不是一回事 没有必然的绑定关系A-Device就一定要是Host,A-Device只是连接时的Host可以通过HNP切换,切换完毕A-Device变成USB Device但是仍然为总线提供电力。

2.设备类型
Embedded Host:提供标准的A插座,普通的USB Host并带有TPL(支持设备列表)
OTG Device:使用Micro AB插座,可以在运行时切换Host/Device。
仅外设B-Device:仅仅能作为外设的B-Device(分为插头一体和插头线缆分离的)。

注意:OTG Device在插头插入后会先打开VBus,如果没有设备连接则关闭VBus,并开启ADP侦测,而Embedded Host则不会再次关闭VBus。

3.协议
SRP(Session Request Protocol):
B-Device使用。通过数据线上的脉冲,请求A-Device打开VBUS并且开始一个Session。Session为从VBUS打开到关闭这一段时间。
支持:A-Device允许回应SRP,B-Device(包括仅能作为外设的B-Device),允许发起SRP。一个能够支持HNP的B- Device应该能够发起SRP。当A插头插入时关闭VBus的Host必须支持回应SRP,VBus总是打开的Host不必响应SRP。

ADP(Attach Detection Protocol):
提供设备检测是否有对端设备插入。
支持:任何OTG设备,Embedded Host,支持SRP的B-Device允许ADP Probing,B-Device和仅能作为外设的B-Device还必须支持ADP Senseing如果他们支持ADP Probing。

HNP(Host Negotiation Protocol):
OTG设备通过HNP来切换Host/Device角色。
当前的USB Host通过HNP Polling(类似Polling Hub)通过轮询GetStatus()命令返回的数据中的Host request flag查询对端设备是否请求变为Host,Polling间隔为1-2秒。
当当前的USB Host决定允许B-Device转变为Host以后通过SetFeature()打开b_hnp_enable,本次Session结束后Host回到A-Device手里。

4.设备框架
OTG描述符
在设备枚举时,A-Device通过GetDeor向B设备请求OTG描述符。OTG描述符也应当作为GetConfiguration()的一部分返回。其中的bmAttributes标示B-Device是否支持ADP/HNP/SRP

标准设备特性,通过SetFeature()设置。
b_hnp_enable
设置此特性,显示B-Device被允许进行HNP,A设备必须在T(HOST_REQ_SUSP)时间内挂起总线。
a_hnp_support
早期OTG版本的兼容特性,设置这个特性指示B-Device对端的A-Device支持HNP。A-Device应当对B-Device设置此特性如果A-Device支持HNP。
a_alt_hnp_support
废弃

GetStatus()
其中数据部分OTG Status最低位为Host Request flag,指示当期的USB Device角色期望变为USB Host角色。

5.一般连接过程(Host -> Device)
OTG Device /Embedded Host 与 仅作为外设的B-device(带A插头型)
Host端检测到A插头插入,停止ADP,打开VBus,因为B-Device的A插头与设备作为一体,此时B-Device必定与A插头连接,Host检测到外设连接,开始枚举。
 
OTG Device/Embedded Host 与 仅作为外设的B-device(A插头为线缆连接)
Host段检测到A插头插入,停止ADP,打开VBus,如果B-Device是线缆连接完毕在将A插头插入则整个连接过程与上面无异,因为此 时B-Device可能还没有插入插头,则设备连接超时,VBus再次关闭,等待下一次ADP的改变(线缆连接完毕),再次打开VBus,此时开始正常总 线枚举。

OTG Device 与 OTG Device
Host端检测到插头插入,则打开VBus,如果没有外设检测到,则关闭VBus,打开ADP Probing,Device端检测到插头插入,则打开SRP,如果线缆没有插入,则SRP超时,Device端开始进行ADP Probing,当线缆连接完毕,Device端侦测到ADP变化,发送SRP请求Host打开VBus,Host回应SRP并且打开VBus,完成设备 连接。

6.OTG Device(Host/Device)与普通USB Host/Device
OTG Device(Device)插入普通USB Host:
SPEC指示OTG Device满足所有USB外设条件,电器原理实现未查明。
普通USB设备插入OTG Device(Host):
OTG兼容,但是电器原理实现未查明,对VBus的打开,以及ADP和SRP的处理有疑问。在usb.org上有人问起这个问题,回复只是讲会识别并且兼容,但是实现原理及监测细节未知。
原贴地址:

最新的一些思考和猜想:
1.ADP是OTG Device作为Host,既可以关闭VBus又能够监测普通USB设备的关键。

2.OTG Device作为Host如果不支持ADP,但是支持SRP的,VBus应当始终打开(或者通过插入中断?RootHub Polling),如果要关闭VBus则仅能支持会发起SRP的OTG Device,普通的USB设备和不支持SRP的OTG Device,在Host没有ADP的情况下无法在关闭VBus的情况下检测到设备(除了插入中断)插入并且通过SRP打开VBus。

注: OTG Device作为Host在A插头插入时会尝试打开VBus,如果插入设备线缆在A插头插入时已经连接完毕,则在这次插入时,正常枚举。如果插入设备线缆 在A插头插入时没有连接,作为Host的OTG Device又不支持ADP,但是支持SRP,那么插入设备可以在线缆插入后发起SRP打开VBus,如果插入设备不支持SRP。则设备工作不正常?

3.OTG Device在监测总线活动和设备连接前会在插头插入时首先检测插头(普通USB不会检测插头,因为不关心,OTG的ID引脚会起控制器中断),从而决定OTG Device角色,并且通过ADP等待设备连接,然后打开VBus进行总线活动。

关于SRP与ADP
作为一个B-Device或者是普通的USB Device,怎样打开VBus进行总线枚举是他们的最终目的。
SRP为B-Device请求A-Device打开A设备的手段之一,而ADP虽然作为检测插入设备为目的但是有些EH/OTG Device会在ADP检测到状况以后不等到SRP的到来(或者说不支持SRP)就打开VBus,倘若没有设备连接,再关闭VBus并且打开ADP继续侦 测(仅限于OTG Device EH不会),更有甚者检测完A插头直接打开VBus(ADP出来的较晚,很多早期的OTG控制器中,根本没有ADP和HNP Polling的字样,估计那时候可能SPEC里面还没有这些东西)这让SRP显得有些多余,但是我们作为一个B-Device的时候还是应当在开始总线 操作前发出SRP,保证不支持ADP只支持SRP并且插头插入时不打开VBus仅仅在受到SRP才打开VBus的控制器上,设备也能进行正常枚举。




Mentor Graphics USB OTG Controller IP Core调试笔记
MUSBHDRC与 MUSBMHDRC是Mentor Graphics出品的兼容支持OTG功能的IP Core被广泛的应用于 TI ADI的多媒体处理器中。两个IP的区别在于MUSBMHDRC带有Multipoint功能,可以接HUB。下面是我在FPGA上调试碰到的问题及解 决,欢迎交流拍砖。

MUSBHDRC RTL V1.8版本
BUG及解决
1.中断不会Pending
MUSBHDRC在关闭EP中断的情况下不会去置中断位,这样再次打开中断时,因为中断没有Pending,直接导致本次中断丢失。而 Mentor的做法也相当的令人鄙视,竟然只是在Datasheet中悄悄的把原先版本Datasheet中的中断会Pending的那句话悄悄的去掉。
解决:
只能在SOC级解决,Davinci的解决方法把相关的寄存器Shadow了一下,不允许操作原来MUSBHDRC中的相关中断寄存器而转而使用SOC提供的相关寄存器。

2.DMA部分的BUG
MUSB系列的DMA模式分为3种。DMA MODE 0,DMA MODE 1 REQ MODE 0, DMA MODE 1 REQ MODE 1。
其中DMA MODE 1 REQ MODE 1在MUSBHDRC上无法正常工作,一旦FIFO里有Packet,并且< MAXP 则不会再来中断。
DMA MODE 1 REQ MODE 0在连续的发起DMA请求时候会挂住总线,导致系统锁死,而且因为DMA MODE 1 REQ MODE 0必须知道数据总量的限制,在很多的USB上层的协议中都无法使用。
DMA MODE 0在Device方式时效率低下,不考虑。
解决:
只能在SOC级解决,可以见到Davinci和TUSB都没有使用MUSBHDRC的DMA控制器,都是在SOC上做了一个DMA控制器实现相关DMA操作。

MUSBMHDRC
基本解决了MUSBHDRC中的相关BUG,并且增加了Multipoint功能。可惜Linux驱动中尚没有端点复用及调度相关代码,所以目前仍然不可能支持太多数量的USB设备。

关于ID Pin中断
MUSB系列没有提供ID Pin的中断,而我们从Controller看到的A/B Device逻辑也相当的奇怪。在A-Device状态下,写DEVCTL.SESSION则PHY拉起VBUS,DEVCTL.B-DEVICE和 DEVCTL.VBUS Session才有效,也就是说我们必须开始Session软件才能知道是目前A-Device还是B-Device,这在OTG状态机的A- Device向B-Device状态推进时会出现很大问题:驱动这边会出现许多协议里没有的状态变迁。这样在OTG Device-> Host 时插头发生变化而软件不知,没人来Drive VBUS,直接导致哑炮熄火(有朋友说我的没有啊,只是有时好用有时不好用,原因后面揭开)。而Host-> Device时,Host设备拔出时停留在A_WAIT_BCON状态,在换上B-Device插头时状态机没有经过A_WAIT_BCON-> A_WAIT_VBUS_FALL-> A_IDLE->B_IDLE的变迁,直接导致驱动程序中状态机状态变迁异常,而Davinci采取了Timer不停地写Session的方法来 Workaround,但是不是解决问题的根本,而我们又不能总是通过Session来检测,最根本的解决方法就是外加一个ID Pin中断来检测插头,同时推进状态机。

诡异的Session Request中断
在Datasheet中,这是一条仅仅会在Host方式下来的中断,但是在实际使用中,这条中断来的十分诡异,B-Device状态下有时候会 在插入B插头时每隔3-5秒来一次,有时候又不来,有时候没插插头时也回来,飘忽。而驱动中收到Session Request中断则立即Driver VBUS,这解释了前面Device->Host时而好用时而失效的原因。
解决:
走正规的ID PIN检测关闭此中断,在检测到A插头插入时立即打开Session -> Drive VBUS,这样就不用关心对方设备的SRP了。

关于Device方式下SetAddress的注意
按照Datasheet中的流程在收到Setup包的时候即可设置FADDR改变当前的Address,然后清掉RXPKTRDY并且置位 DataEND 回复0包,并且使Controller进入控制传输的Status Stage,完成后来一个MC_INT中断。实际则不然,如果这样操作会导致MUSB Controller失去响应,在协议分析仪上看到Controller在接下来的Get Deor的SETUP Transaction中的IN Token中没有任何回复,或者回复一些NAK后,失去响应。

正确的操作方法为:收到SetAddress以后,不要立即设置FADDR,在Status Stage结束后来的那次中断中设置SETUP包中的传来的地址。

关于DMA MODE 1 REQ MODE 1
Device方式下DMA MODE 1 REQ MODE 1为兼容性和效率最佳方式。然而在Host方式下只能使用DMA MODE 0。归根结底在于DMA MODE 1 REQ MODE 1的结束条件< MAXP 倘若Host连续开启两个IN Transaction,每个IN Transaction大小为MAXP的倍数,则在DMA停止时无法区分两个包,前一次IN Transaction因为结束时还满足DMA MODE 1 REQ MODE 1的条件,直接导致DMA控制器将下一个IN Transaction的包已经收到了FIFO/URB中,如果所有IN Transaction 如果都能被MAXP整除,开始的那个URB岂不成一团浆糊了。

解决:控制器设计问题非BUG无法解决,使用DMA MODE 0。

关于Linux中的驱动程序。驱动位于drivers/usb/musb下。
代码中没有端点复用和调度部分,因此Multipoint功能极大受限。Interrupt及Isochronous方式传输似乎有问题,尚未研究。

关于VBUS_ERROR的缺陷。
在一些需要电量较大的设备插入时MUSB在写入Devctl.Session时候VBus拉不起来,并且产生VBUS_ERROR中断,接下来 难堪的问题发生了,Controller居然切到B-Device状态,再也不能通过写Session拉起VBus。尚未找到恢复方法。
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