基于单片无操作系统的 USB 主机控制器接口

3.3 HCD 的数据管理

HCD 的主要功能是完成对HC 的驱动，包括对主机控制器的硬件初始化和控制管理， 并与HC 合作完成USB各种事务处理。它将各种要传输的数据TD 链入相应的ED 并启动 HC 进行传输，HC 把接收的数据存入相应的TD，HCD 则将这些结果返回给USBD 层，此 外HCD 还完成对HC 的配置和驱动等操作。由于对可重用性考虑和便于对HC 的管理，首 先定义了一个OHCI 的数据结构，通过这个数据结构来对主机控制器和各种传输类型的数据 进行管理。该结构体具体如下：

typedef struct ohci{

struct root_hub rh;//根集线器的结构体

struct ohci_hcca *hcca;//HCCA 结构体

struct ohci_regs *regs;//OHCI 操作寄存器结构体

struct usb_device *dev;//USB设备

U32 hc_control;//控制寄存器的copy

int ohci_int_load[32]; //32 个中断链使用

ed_t *ed_rm_list[2]; //指向移除的ED 链

ed_t *ed_bulktail; //批量传输ED 的链尾

ed_t *ed_controltail; //控制传输ED 的链尾

U32 status;//HC 工作状态

}ohci_t;

OHCI 规范中定义了4 个链表：控制传输数据链表，批量传输数据链表，完成数据链表 和周期性数据链表，其中除了完成数据链表是一维链表外，其他的链表都是二维链表(如图 2 所示)，主要由数据结构TD 和ED 组成。主机控制器硬件通过寄存器访问每个链表来得到相关的USB 数据包，并将其发送到USB 总线上。主机控制器驱动程序则根据实际的数据传 输需要，构建相应的ED 并将要传输的数据转为TD 格式，所有的同类型ED 被连接在一起， 而TD 表述才是最终要在USB 总线上传输的数据包，同时属于同一个USB 设备端点的TD 被链接在一起，并挂在相应的ED 上。

当主机控制器完成链接在相关链表上的TD 后，会将该TD 从相应的链表上取下，并链 接到完成数据链表上。主机控制器驱动程序则通过对该链表的访问来获得已经传输完成的数 据包。此时HCD 可以将这些返回的数据放入到相应的URB 中，由USBD 向上层传输。

4 试验实例

由USBD 层初始化URB 结构，并通过HCD 的接口函数ohci_submit_urb()传递给HCD 层。通过在S3C2410 实验平台上的实验表明主机控制器驱动程序能够很好的向USBD 层提 供服务并管理HC。

5 结束语

主机控制器是USB 主机系统的硬件核心,主机控制器驱动则是USB 系统软件的最底层实 现。依据在USB 协议底层的主机开发的实践,详细介绍了基于OHCI 的主机控制器的接口规 范,列举了所构建的数据结构以及接口函数,实现了独立于操作系统的HCD。

本文作者创新点：实现了嵌入式系统中OHCI 的主机控制器驱动，对整个USB 协议栈采 用模块化分层设计，开发的HCD 独立于操作系统，适合于无系统的单片USB 主机。