VxWorks實時操作系統(tǒng)的USB驅(qū)動程序原理與分析
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4.5 client回調(diào)(callback)任務(wù)
USB操作是嚴格遵守時序的。例如為使中斷傳輸和同步傳輸正確工作．需要依靠時鐘中斷。在一個有幾個不同client出現(xiàn)的主系統(tǒng)中．總是有可能出現(xiàn)一個client打斷其它client傳輸事件的發(fā)生。WindRiver USBD建議用client callback任務(wù)來解決這個問題。許多USB事件可以導(dǎo)致一個USB client的callback任務(wù)。例如， 每當USBD 完成USB IRP后，client的IRP callback函數(shù)被激活。同樣，當USBD識別出一個動態(tài)連接事件后，會激活一個或更多的動態(tài)attach callback操作。但不是馬上激活這些回調(diào)操作， 而是安排合適的相應(yīng)的USBD client的回調(diào)任務(wù)來執(zhí)行callback。
一般的情況下，每一個client的callback任務(wù)處于“休眠”態(tài)(阻塞態(tài))。每一個client的callback，繼承了 usbdClientRegister()產(chǎn)生的VxWorks任務(wù)優(yōu)先級。這確保了每一個callback按其client的任務(wù)優(yōu)先級來執(zhí)行，而且可以利用優(yōu)先級來寫client，保證對時間要求嚴格的USB傳輸。由于每一個client有它自己的callback任務(wù)，因此在callback期間，它們有很大的靈活性決定可以做什么。例如，允許在不破壞USBD或其它USBD client性能的條件下，使callback執(zhí)行代碼運行至阻塞態(tài)。
Client callback task有VxWorks任務(wù)名：tUsbdCln。
4.6 USBD內(nèi)部Client
當?shù)谝淮纬跏蓟疷SBD時，由USBD產(chǎn)生并注冊一個內(nèi)部client，以跟蹤USB請求。
USBD 可以產(chǎn)生什么類型的USB請求呢? 所有USBD與USB設(shè)備的傳輸，均利用調(diào)用USBD client的形式來完成。例如，當一個設(shè)備第一次連接到系統(tǒng)時．USBD用一個控制管道(control pipe) 自動地創(chuàng)建設(shè)備需要的所有的control pipe，即USBD client要用usbdPipeCreate()來創(chuàng)建一個與USB endpoint0通話的通道，然后所有USBD 內(nèi)部、外部client通過這個管道來發(fā)送諸如usbdDescriptorGet()或usbdFeatureGet()等的函數(shù)，進行操作。
所以，USBD 的一個機制就是USBD 循環(huán)利用它自己的entry point，而內(nèi)部chent跟蹤這些請求。
4.7 動態(tài)連接的注冊
每當一個特定類型的設(shè)備插入或拔出時，USBD client都通知上一層。利用調(diào)用usbdDynamicAttachRegister()操作，client可以指定一個callback操作，以便可以獲取這樣的通知。
USB設(shè)備類型用class，subclass，protocol來區(qū)別。標準的USB 類在usb．h 中定義為USB_CLASS_XXXX。Subclass和protocol根據(jù)class來定義， 因此這些常數(shù)根據(jù)特定的class在頭文件中定義。
有時，一個client當利用usbdDynamicAttachRegister()進行注冊時，只對特定的 class，subclass，protocol 感興趣。例如，USB鍵盤類驅(qū)動usbkeyboardLib， 注冊了Human Device Interface (HID) 類，subclass 是USB_SUBCLASS_HID_ BOOT，protocol是USB_PROTOCOL_HID_BOOT _KEYBOARD。通過callback機制的響應(yīng)，每當一個設(shè)備完全符合這樣的標準， 從設(shè)備上插入或拔出時，SBD便通知給keyboard class driver。而在其它情況下，client關(guān)注的范圍更廣泛了。常量USBD_NOTIFY(定義在usbdLib.h)可以替代任意的class， subclass，protocol。例如，USB打印機USB驅(qū)動，usbPrinterLib，其class等于 USB_CLASS_PRINTER，subclass 等于USB_SUBCLASS_PRINTER (usbPrinter.h)，protocol等于USBD_ NOTIFY_ ALL。典型的，當一個client只調(diào)用一次usbdDynamicAttachRegister()時，對一個client能擁有的并發(fā)通知請求數(shù)目沒有限制。
4.8 Node ID
USB設(shè)備一般用USBD_NODE_ID來區(qū)別。從其作用來看， USBD_ NODE_ ID 是USBD 用來跟蹤一個設(shè)備的句柄。它與USB設(shè)備真正的USB地址無關(guān)。這表明client并不真正關(guān)心想要了解設(shè)備是物理上與哪一個USB主控制器相連。應(yīng)用為每個設(shè)備抽象定義的Node ID， 使client可以不用考慮物理設(shè)備的連接細節(jié)以及USB地址分配， 并允許USBD 在其內(nèi)部對這些進行詳細的管理。
當一個client通知有一個設(shè)備連接或斷開時，USBD經(jīng)常通過USBD_NODE_ID來定位設(shè)備。同樣，當一個client想通過USBD與一個特定的設(shè)備通信時，它必須向USBD傳遞那個設(shè)備的USBD_NODE_ID。
4.9 總線編號(bus enumeration)操作
usbdLib模塊提供了usbdBusCountGet()，usbdRootNodeldGet()，usbdHubPortCountGet ()，usbdNodldGet()操作。它們被一起稱作總線編號操作。它們使USBD Client對連接到每一個主控制器上的設(shè)備進行編號。
這些操作對于診斷程序和測試工具很有用，例如usbTool(WindRiver提供的一個測試工具)。但是，利用它們編號之后，調(diào)用者無法知道USB的拓撲結(jié)構(gòu)是否變化。因此， 建議USB class driver的開發(fā)者不要用這些操作。
4.10 數(shù)據(jù)傳輸
一旦client配置完成一個設(shè)備，就開始利用USBD提供的管道和傳輸功能與設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換。傳輸種類(分為控制、塊、中斷和同步傳輸)用一個 USB_IRP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述。 USB_IRP 的具體描述請參見HCD_FUNC_IRP_SUBM1T。USB數(shù)據(jù)傳輸被定位于每一個設(shè)備的特定endpoint。在USBD client和特定的設(shè)備endpoint之間的通道被稱作管道(pipe)。每一個管道有以下若干特性：
USBD_NODE_ID；
設(shè)備的endpoim 數(shù)目；
數(shù)據(jù)傳輸方向；
帶寬需求；
延時需求。
為了和設(shè)備交換數(shù)據(jù)，client必須先創(chuàng)建管道。作為結(jié)果，USBD得到了一個USBD_PIPE_HANDLE，它被用于隨后對這個管道的所有client操作。
當client企圖創(chuàng)建一個管道時，USBD會檢查是否有足夠的可用帶寬。對于中斷和同步傳輸，帶寬限制是必需的。USBD不允許把90％以上的可用帶寬分配給中斷和同步管道；而對于控制和塊傳輸，則沒有帶寬的限制。同時，保證至少10％的帶寬用于控制傳輸，對塊傳輸則不保證會提供任何可用帶寬。
數(shù)據(jù)傳輸?shù)木唧w過程：
(1)創(chuàng)建pipe ：usbdPipeCreate(usbdClient Handle，nodeld，endpoint，configvalue，interface， USB_XFRTYPE_BULK，USB_ DIR_OUT，maxPacketSize，0，0，outPipeHandle)；
(2)定義callback：ourlrpCallback(pvoid P)；
(3)初始化IRP的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
(4)發(fā)送IRP：usbdTransfer(usbdChentHandle，outPipeHandle，＆irp)。
5 、小結(jié)
USB在VxWroks下的從下至上驅(qū)動棧分為HC、UCD、USBD和Client Module四層，每一層都相對獨立，并為上一層提供了屏蔽該層次具體特征的接口。作者所說的USB驅(qū)動，實際上主要在USBD這一層次上完成。具體分為 Chent注冊，注銷，創(chuàng)建pipe ，配置，數(shù)據(jù)發(fā)送，以及各回調(diào)函數(shù)。當正確地依次調(diào)用時，會根據(jù)回調(diào)函數(shù)的狀態(tài)和返回值，按正確的時序進行完整的數(shù)據(jù)傳輸。
上述設(shè)計思想構(gòu)成了VxWorks下USB設(shè)備應(yīng)用的基礎(chǔ)。作者的研究詳細地分析了VxWorks的USB協(xié)議棧，證明了該方案的可行性，同時又給出了合理的實現(xiàn)方法。作為實踐成果，作者已在VPN網(wǎng)關(guān)證書讀取系統(tǒng)中，利用該思想編寫的驅(qū)動，順利讀出存儲在USB設(shè)備中的設(shè)備證書和管理員證書，且運行情況良好。作者認為，文中提到的模型完全可以勝任解決 USB設(shè)備在VxWorks下的應(yīng)用所面臨的技術(shù)難題。 linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）
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