linux ehci ehci_urb_enqueue之qh_urb_transaction()分析 【史上最强大分析】

以下文字会对linux usb hcd driver中的ehci_urb_enqueue函数做一些说明。

先把该函数罗列一下。

/*  * non-error returns are a promise to giveback() the urb later  * we drop ownership so next owner (or urb unlink) can get it  *  * urb + dev is in hcd  * we're queueing TDs onto software and hardware lists  * hcd-specific init for hcpriv hasn't been done yet  *  * NOTE:  control, bulk, and interrupt share the same code to append TDs  * to a (possibly active) QH, and the same QH scanning code  */ static int ehci_urb_enqueue (  struct usb_hcd *hcd,  struct urb *urb,  gfp_t mem_flags ) {  struct ehci_hcd *ehci = hcd_to_ehci (hcd);  struct list_head qtd_list;  INIT_LIST_HEAD (&qtd_list);  switch (usb_pipetype (urb->pipe)) {  case PIPE_CONTROL:  /* qh_completions() code doesn't handle all the fault cases   * in multi-TD control transfers   */  if (urb->transfer_buffer_length > (16 * 1024))      return -EMSGSIZE;  /* FALLTHROUGH */  /* case PIPE_BULK: */  default:  if (!qh_urb_transaction (ehci, urb, &qtd_list, mem_flags))       return -ENOMEM;  return submit_async(ehci, urb, &qtd_list, mem_flags); case PIPE_INTERRUPT:  if (!qh_urb_transaction (ehci, urb, &qtd_list, mem_flags))  return -ENOMEM;  return intr_submit(ehci, urb, &qtd_list, mem_flags); case PIPE_ISOCHRONOUS:  if (urb->dev->speed == USB_SPEED_HIGH)      return itd_submit (ehci, urb, mem_flags);  else      return sitd_submit (ehci, urb, mem_flags);  }}

ehci_urb_enqueue()函数作为一个回调函数，主要用于实现EHCI指定的数据结构的组织。对它的调用是由usb_submit_urb()一路传下来的。我们知道usb整个系统很复杂，但是从抽象的层面上来说，usb作为一种传输接口，在一个通信模型中扮演信道的角色，即负责数据的传输，那么它是不会对数据做处理的，但是作为信道发送的数据要满足一定的条件，即传输协议，对我们这一层面来说就是EHCI所做的规定，这是一个协议层，ehci_urb_enqueue()其实就是实现了EHCI这一层上HCD(host controller driver)与硬件的读写接口。

代码执行到ehci_urb_enqueue()处，就代表driver有数据要与usb交换（收或发），driver的这些请求由urb传过来，关于urb相关的内容这里不多讲，相关内容可以参考LDD3中usb device driver一节。

 

先概述一下EHCI与CPU的数据交换方式，它是通过在内存中建立一块共享的内存区域，通过DMA的方式实现的。数据在usb设备和HC间传输不需要CPU的干预，但是需要CPU告诉HC共享区域的地址和长度信息（还有usb设备的信息）等，那么CPU就会把共享内存区域的地址、长度等信息构造成HC能识别的表，再把这些表交给HC，那么HC就会按这张表所记录的信息在指定的内存地址处进行数据的传输，传输完成后，以中断的方式通知CPU一次传输的完成，而这些表就是有EHCI spec规定的iTD,QH,qTD等描述符。

 

下面会按照代码流程往下讲。

    函数ehci_urb_enqueue()首先从hcd中取得当前关联的HC（host controller）的ehci的数据结构，并在这里声明一个队列头qtd_list，并对其初始化，qtd_list用于管理EHCI中的qtd数据结构。接下来是一个switch语句，用于选择当前传输请求的类型，usb传输有四种不同的方式，控制、中断、批量、等时，这些信息都存放在urb中。可以看到控制和批量传输处理方式是相同的，那么就先从这里入手，跟进去看看。

接下来进入到qh_urb_transaction里面，代码列在下面。

 /** create a list of filled qtds for this URB; won't link into qh*/ static struct list_head * qh_urb_transaction (  struct ehci_hcd *ehci,  struct urb *urb,  struct list_head *head,  gfp_t flags ) {  struct ehci_qtd *qtd, *qtd_prev;  dma_addr_t buf;  int len, this_sg_len, maxpacket;  int is_input;  u32 token;  int i;  struct scatterlist *sg;  /*   * URBs map to sequences of QTDs:  one logical transaction   */  qtd = ehci_qtd_alloc (ehci, flags);  if (unlikely (!qtd))     return NULL;  list_add_tail (&qtd->qtd_list, head);  qtd->urb = urb;  token = QTD_STS_ACTIVE;  token |= (EHCI_TUNE_CERR << 10);  /* for split transactions, SplitXState initialized to zero */  len = urb->transfer_buffer_length;  is_input = usb_pipein (urb->pipe);  if (usb_pipecontrol (urb->pipe)) {      /* SETUP pid */      qtd_fill(ehci, qtd, urb->setup_dma,      sizeof (struct usb_ctrlrequest),      token | (2 /* "setup" */ << 8), 8);      /* ... and always at least one more pid */     token ^= QTD_TOGGLE;     qtd_prev = qtd;     qtd = ehci_qtd_alloc (ehci, flags);     if (unlikely (!qtd))goto cleanup;  qtd->urb = urb;  qtd_prev->hw_next = QTD_NEXT(ehci, qtd->qtd_dma);  list_add_tail (&qtd->qtd_list, head);  /* for zero length DATA stages, STATUS is always IN */  if (len == 0)  token |= (1 /* "in" */ << 8);}/** data transfer stage:  buffer setup*/  i = urb->num_mapped_sgs;  if (len > 0 && i > 0) {       sg = urb->sg;       buf = sg_dma_address(sg);       /* urb->transfer_buffer_length may be smaller than the      * size of the scatterlist (or vice versa)       */      this_sg_len = min_t(int, sg_dma_len(sg), len);  } else {       sg = NULL;       buf = urb->transfer_dma;       this_sg_len = len;  }  if (is_input)     token |= (1 /* "in" */ << 8);  /* else it's already initted to "out" pid (0 << 8) */  maxpacket = max_packet(usb_maxpacket(urb->dev, urb->pipe, !is_input));  /*   * buffer gets wrapped in one or more qtds;   * last one may be "short" (including zero len)   * and may serve as a control status ack   */  for (;;) {  int this_qtd_len;  this_qtd_len = qtd_fill(ehci, qtd, buf, this_sg_len, token,  maxpacket);  this_sg_len -= this_qtd_len;  len -= this_qtd_len;  buf += this_qtd_len;  /*   * short reads advance to a "magic" dummy instead of the next   * qtd ... that forces the queue to stop, for manual cleanup.   * (this will usually be overridden later   */  if (is_input)  qtd->hw_alt_next = ehci->async->hw->hw_alt_next;  /* qh makes control packets use qtd toggle; maybe switch it */  if ((maxpacket & (this_qtd_len + (maxpacket - 1))) == 0)  token ^= QTD_TOGGLE;  if (likely(this_sg_len <= 0)) {     if (--i <= 0 || len <= 0)          break;     sg = sg_next(sg);     buf = sg_dma_address(sg);     this_sg_len = min_t(int, sg_dma_len(sg), len);  }  qtd_prev = qtd;  qtd = ehci_qtd_alloc (ehci, flags);  if (unlikely (!qtd))     goto cleanup;  qtd->urb = urb;  qtd_prev->hw_next = QTD_NEXT(ehci, qtd->qtd_dma);  list_add_tail (&qtd->qtd_list, head);  } /*   * unless the caller requires manual cleanup after short reads,   * have the alt_next mechanism keep the queue running after the   * last data qtd (the only one, for control and most other cases) */ if (likely ((urb->transfer_flags & URB_SHORT_NOT_OK) == 0  || usb_pipecontrol (urb->pipe)))     qtd->hw_alt_next = EHCI_LIST_END(ehci); /*   * control requests may need a terminating data "status" ack;   * other OUT ones may need a terminating short packet   * (zero length) */  if (likely (urb->transfer_buffer_length != 0)) {     int one_more = 0;     if (usb_pipecontrol (urb->pipe)) {         one_more = 1;         token ^= 0x0100; /* "in" <--> "out"  */         token |= QTD_TOGGLE; /* force DATA1 */     } else if (usb_pipeout(urb->pipe)      && (urb->transfer_flags & URB_ZERO_PACKET)      && !(urb->transfer_buffer_length % maxpacket)) {        one_more = 1;  }  if (one_more) {     qtd_prev = qtd;     qtd = ehci_qtd_alloc (ehci, flags);     if (unlikely (!qtd))        goto cleanup;     qtd->urb = urb;     qtd_prev->hw_next = QTD_NEXT(ehci, qtd->qtd_dma);     list_add_tail (&qtd->qtd_list, head);     /* never any data in such packets */     qtd_fill(ehci, qtd, 0, 0, token, 0);}}  /* by default, enable interrupt on urb completion */  if (likely (!(urb->transfer_flags & URB_NO_INTERRUPT)))  qtd->hw_token |= cpu_to_hc32(ehci, QTD_IOC);     return head; cleanup:  qtd_list_free (ehci, urb, head);  return NULL; }

函数开头的注释说，为urb创建并填充的qtd链表，但是并未加入到qh中。这里先要对EHCI中的qTD和qh做一些说明。先上图，如图1为qtd的数据结构图。

图1

下面是qTD对应的数据结构定义

/*  * EHCI Specification 0.95 Section 3.5  * QTD: describe data transfer components (buffer, direction, ...)  * See Fig 3-6 "Queue Element Transfer Descriptor Block Diagram".  *  * These are associated only with "QH" (Queue Head) structures,  * used with control, bulk, and interrupt transfers.*/ struct ehci_qtd {  /* first part defined by EHCI spec */  __hc32 hw_next; /* see EHCI 3.5.1 */  __hc32 hw_alt_next;    /* see EHCI 3.5.2 */  __hc32 hw_token;       /* see EHCI 3.5.3 */ #define QTD_TOGGLE (1 << 31) /* data toggle */ #define QTD_LENGTH(tok) (((tok)>>16) & 0x7fff) #define QTD_IOC (1 << 15) /* interrupt on complete */ #define QTD_CERR(tok) (((tok)>>10) & 0x3) #define QTD_PID(tok) (((tok)>>8) & 0x3) #define QTD_STS_ACTIVE (1 << 7) /* HC may execute this */ #define QTD_STS_HALT (1 << 6) /* halted on error */ #define QTD_STS_DBE (1 << 5) /* data buffer error (in HC) */ #define QTD_STS_BABBLE (1 << 4) /* device was babbling (qtd halted) */ #define QTD_STS_XACT (1 << 3) /* device gave illegal response */ #define QTD_STS_MMF (1 << 2) /* incomplete split transaction */ #define QTD_STS_STS (1 << 1) /* split transaction state */ #define QTD_STS_PING (1 << 0) /* issue PING? */ #define ACTIVE_BIT(ehci) cpu_to_hc32(ehci, QTD_STS_ACTIVE) #define HALT_BIT(ehci) cpu_to_hc32(ehci, QTD_STS_HALT) #define STATUS_BIT(ehci) cpu_to_hc32(ehci, QTD_STS_STS)  __hc32 hw_buf [5];        /* see EHCI 3.5.4 */  __hc32 hw_buf_hi [5];        /* Appendix B */   /* the rest is HCD-private */  dma_addr_t qtd_dma; /* qtd address */  struct list_head qtd_list; /* sw qtd list */  struct urb *urb; /* qtd's urb */  size_t length; /* length of buffer */ } __attribute__ ((aligned (32)))

对bulk传输usb_submit_urb()一次提交的传输请求会在qh_urb_transaction()函数中被组成一个qTD的链表队列。一次USB的传输请求是由usb_submit_urb()提交的，要传输相关的数据、地址等信息都放在URB中，qh_urb_transaction()函数就是对URB携带的信息整合到EHCI能识别的数据结构中，即构造相应的qTD，即图1的5个buffer pointer指向地址起始处，total bytes to transfer标明了传输长度。

在Driver中为每个endpoint分配一个qh，qh后面跟上一列qTD，先不管EHCI中对qh的管理模式，如前面的传输概述所述，记住qtd、qh是一些内存地址的索引表，即包含有发送源和接收地的信息表就行，其他的细节在讲到相关的代码时，再做详细介绍，这里单独的讨论Driver对一个qh和它引导的一列qtd的管理方法。

对usb_submit_urb()提交来的请求，首先是构造qtd（当然前提是请求的类型是bulk或interrupt，control类型。假设这里是bulk请求）。

qtd的数据构成形式是由EHCI spec指定的，构造qtd就是按这个标准进行的。如图1，各个字段的意义可参考EHCI的spec，在具体讲到相关的处理代码时根据需要再讲解。对应的DRIVER中给出了对数据段的数据结构体struct ehci_qtd 。struct ehci_qtd 前面的各字段是一一对应的，后面的字段用于软件层面的调用和记录相关信息，如注释。

 

图2

先从总体上描述最终后的数据组织形式，如图2所示，白色方框指代一个qtd，深色为qh，图中的双线箭头是HCD的连接方式，而HC用到的qtd是单向连接的，对应于图1中的next qTD pointer字段，qtd间就是通过这个pointer相连的，HC在处理完当前的qtd后根据这个pointer去找寻下一个qtd。HC先找到QH，再读取QH的信息，QH中有一次传输所需要device的地址、端点等与要传输相关的信息，endpoint是USB传输的最小点，数据的交换是与endpoint联系在一起的。图中强调了末尾处的qtd的IOC位为1，前面的各个IOC为0，IOC为1，意味着当HC完成该qtd的数据传输后，如前面提到的EHCI的通信方式，会在下一个中断周期产生硬件中断信号，表明数据成功传输。这里为什么只对末尾的qtd的IOC置1呢？HCD会把一次完整的数据传输请求放在一个qtd链表中（当一个qtd能描述完当前的请求时，链表长度为1），当最后一个qtd被传输后才认为一次请求全部传输完成，也就是说一个qtd list实际上才代表一次完整的逻辑上连续数据传输，当这组关联的qtd全部被传输完成后，才能算一次请求被处理，接着HC才发出一个中断，之后就会调用urb上的complete回调函数。

 

从上看还是比较简单的，下面结合代码说说我的理解。

函数qh_urb_transaction ()的参数列表中有urb和head，urb是usb device driver的核心，由上层传来，在这里要把urb上携带的读写请求关联到qtd上。实际用到urb的主要内容是数据buffer的长度、地址以及读写方向，而这些信息都要转化到qtd中去。参数head对应图2中的qtd_list，最终填充的qtd将会连在这个head上。

/* * URBs map to sequences of QTDs:  one logical transaction */qtd = ehci_qtd_alloc (ehci, flags);if (unlikely (!qtd))    return NULL;list_add_tail (&qtd->qtd_list, head);qtd->urb = urb;

函数qh_urb_transaction从18-25行，如上所示，用函数ehci_qtd_alloc()分配了第一个qtd内存空间，返回后检查分配结果，为空则分配失败直接return，否则分配成功，成功就把此次分配的qtd加入head所引导的队列中，head变量作为qh_urb_transaction参数传入，初始为空队列，在之后的每分配一个qtd的对象都会被加入到head队列中，即成功从qh_urb_transaction返回后，调用者将通过head获取到已分配的qtd内容。

/* Allocate the key transfer structures from the previously allocated pool */ static inline void ehci_qtd_init(struct ehci_hcd *ehci, struct ehci_qtd *qtd, dma_addr_t dma) {     memset (qtd, 0, sizeof *qtd);     qtd->qtd_dma = dma;     qtd->hw_token = cpu_to_hc32(ehci, QTD_STS_HALT);     qtd->hw_next = EHCI_LIST_END(ehci);     qtd->hw_alt_next = EHCI_LIST_END(ehci);     INIT_LIST_HEAD (&qtd->qtd_list); } static struct ehci_qtd *ehci_qtd_alloc (struct ehci_hcd *ehci, gfp_t flags) {     struct ehci_qtd *qtd;     dma_addr_t dma;     qtd = dma_pool_alloc (ehci->qtd_pool, flags, &dma);     if (qtd != NULL) {         ehci_qtd_init(ehci, qtd, dma);     } return qtd; }

进入到ehci_qtd_alloc()函数中，如上代码段，可以看到与之相关的处理过程，16行是真正分配了内存空间，dma_pool_alloc从预先准备的DMA内存池中分配一段空间，dma_pool_alloc相关可参考LDD3的相关内容，这个预先分配的DMA内存池ehci->qtd_pool是在EHCI Driver initial阶段分配的。接着判断分配情况，如果OK，就调用ehci_qtd_init()对刚分配qtd空间初始化。

函数ehci_qtd_init()首先对图1中的qtd整个空间初始化为零，接着把qtd自身所处的物理地址填入qtd->qtd_dma中，hw_token的第7位为状态位，值设为0，HC会忽略该qtd，hw_next后没有可用的qtd，即当前qtd后不再跟一个qtd，hw_alt_next字段处理方式相同，这里不是用该字段，最后初始化qtd->qtd_list，以便能联入队列中。总结一下，ehci_qtd_init做了两件事，一是从DMA内存池中分配一个qtd的空间；一是对分配的空间初始化，使其当前状态暂时不能用于传输，并且使其暂时不指向下一个qtd。

token = QTD_STS_ACTIVE;token |= (EHCI_TUNE_CERR << 10);

回到qh_urb_transaction中，有如上两句，变量token即对应于qtd spec中的qTD token字段，在没有写入到qtd的对应字段前作为临时变量存在。结合spec可知，token的第7位标明当前的qtd的有效性，为1，表示该qtd的状态位为active，that is，该qtd可以用于数据传输，该qtd交给HC后，HC会把对它处理，并在处理完后，回写该位为0。[11:10]两位用于错误计数，也由HC在出错后回写。

len = urb->transfer_buffer_length;is_input = usb_pipein (urb->pipe);if (usb_pipecontrol (urb->pipe)) {/* SETUP pid */qtd_fill(ehci, qtd, urb->setup_dma,sizeof (struct usb_ctrlrequest),token | (2 /* "setup" */ << 8), 8);/* ... and always at least one more pid */token ^= QTD_TOGGLE;qtd_prev = qtd;qtd = ehci_qtd_alloc (ehci, flags);if (unlikely (!qtd))goto cleanup;qtd->urb = urb;qtd_prev->hw_next = QTD_NEXT(ehci, qtd->qtd_dma);list_add_tail (&qtd->qtd_list, head);/* for zero length DATA stages, STATUS is always IN */if (len == 0)    token |= (1 /* "in" */ << 8);}

函数qh_urb_transaction()的29行处代码，从urb中读取请求的信息，包括总共要传输的数据长度，此次传输的方向，是向device读还是写。接着判断当前的请求是否为Control类型，这些信息都是可以直接从urb中直接获取到的。

这里假设请求的类型为Control类型，进入到if中分析一下流程。从if的条件可知，满足就意味着当前的urb请求为控制请求，在上层调用函数usb_fill_control_urb来初始化Control请求，其中设置了urb->setup_packet指向了一个用于控制的命令包，经过在usb_submit_urb()中用DMA映射后urb->setup_dma中保留了相应的物理地址，if中的处理就是要将该命令包的地址信息填入qtd中。

这里出现了一个重要的函数qtd_fill,顾名思义，该函数用于填充一个qtd结构，代码如下：

 /* fill a qtd, returning how much of the buffer we were able to queue up */ static int qtd_fill(struct ehci_hcd *ehci, struct ehci_qtd *qtd, dma_addr_t buf,    size_t len, int token, int maxpacket) {  int i, count;  u64 addr = buf;   /* one buffer entry per 4K  first might be short or unaligned */  qtd->hw_buf[0] = cpu_to_hc32(ehci, (u32)addr);  qtd->hw_buf_hi[0] = cpu_to_hc32(ehci, (u32)(addr >> 32));  count = 0x1000 - (buf & 0x0fff); /* rest of that page */  if (likely (len < count)) /* iff needed */  count = len;  else {  buf +=  0x1000;  buf &= ~0x0fff;   /* per-qtd limit: from 16K to 20K (best alignment) */  for (i = 1; count < len && i < 5; i++) {  addr = buf;  qtd->hw_buf[i] = cpu_to_hc32(ehci, (u32)addr);  qtd->hw_buf_hi[i] = cpu_to_hc32(ehci,  (u32)(addr >> 32));  buf += 0x1000;  if ((count + 0x1000) < len)  count += 0x1000;  else  count = len;  }   /* short packets may only terminate transfers */  if (count != len)  count -= (count % maxpacket);  }  qtd->hw_token = cpu_to_hc32(ehci, (count << 16) | token);  qtd->length = count;   return count; }

函数qtd_fill首行有注释，说填充一个qtd,并返回当前qtd所承载的数据长度。一个qtd最大能索引的地址范围是5×4K的，如图1，对应了5个pointer，单个pointer索引范围为4k，所以如果要使用qtd索引的数据长度超过20K是需要增加多个qtd，通过返回值可以知道已被处理的长度。

图3

先贴张图，图中左边箭头的起始端是pointer，对应qtd的后5个字段，箭头指向处为物理内存地址段，黄色部分为数据段，这就是前面概述中说的内存地址索引表，函数qtd_fill目的就是按上图所示把pointer和要指向的物理内存地址关联起来。

qtd->hw_buf[0] = cpu_to_hc32(ehci, (u32)addr);

qtd->hw_buf_hi[0] = cpu_to_hc32(ehci, (u32)(addr >> 32));

count = 0x1000 - (buf & 0x0fff); /* rest of that page */

根据spec qtd的最后5个DWord是一个物理内存地址pointer，其中pointer0的[11:0]位是当前地址偏移，即数据的起始偏移量，[31:12]位则为基地址。上面三行代码，就是pointer0的设置，如代码，只需把参数传递来的值写入其中，对应图中pointer0的指向。qtd_fill的参数buf的值为物理内存起始地址，len为总的数据长度，对应图中整个黄色区域的长度。变量count用于记录该qtd指向的实际长度。一个pointer能索引的最大长度为4K（0x1000）,而且它以高位[31:12]为基地址，即4k对齐的，而pointer0的[11:0]作为起始地址偏移量，如上图，我们的要处理的物理内存地址的起始很可能不在4k边界上，所以pointer0的[11:0]就用于将pointer调整到实际的起始地址处，说了这么多，其实想说的是第3行就是在计算pointer0所指的地址长度，开头和结尾的pointer所指向的地址长度往往会不足4K长，而一个pointer的最大值为4k，所以用0x1000减去偏移量就是剩下的长度。cpu_to_hc32()是对大小端的调整，第2行是针对64位系统的扩展。

qtd_fill()的12行判断了总共要索引长度len和pointer0已索引的长度，若len小于count，说明pointer0索引范围是用[11:0]位开始的偏移处到[11:0]+len，而不是到下一个4k边界处，说明此次要传输只需单个pointer即可，并把count的值调整为len的值，刚才说了count的作用就是记录该qtd最终索引的地址长度。相反len的长度大于count时就需要增加多个pointer了。qtd_fill()第15、16行把buf的地址值调整到据它当前值最近的一个4k的边界上，这个不难理解，结合上图就是pointer1所指的起始处。下面再上张图来解释这个两句，就非常清楚了，如图4。

图4

接下来是for循环，循环的目的是填充接下的几个pointer，从循环的条件“count < len && i < 5”看，要结束循环的情况有，当i小于5满足，但是count不满足小于len，说明不能当前urb传输的数据长度不足20k，一个qtd的pointer都没用完。如果是i的值不满足条件，而count小于len，说明urb所传输的数据范围需要使用到多个qtd。当然如果最后恰好两个条件都不满足，说明一个qtd的pointer刚好够用。

qtd_fill()的20行把调整后的值放入qtd的pointer中，接着buf加上0x1000调整到下一个4k边界上，注意这里buf的值经12、13行的调整后已经是4k对齐了。再而判断count+0x1000是否小于len，count加0x1000是刚才用上了一个pointer，索引范围4K，所以count要加0x1000（4k等于0x1000）。如果比len小说明还要继续增加pointer，否则当前的pointer已能完成了内存地址的覆盖，count赋成len的值。这里的过程就是，每填充使用一个pointer，count就增加0x1000后，并与len比较，看是否完成了整个地址区域的索引。             

对于len的长度来说，可能比20k大，即单个 qtd容纳不下，在这样的情况下，退出for循环后，count的值就不等于len，31行再次对count调整，减去和maxpacket的余数，count的值将是maxpacket的整数倍，这里减掉的余数部分地址段将被放到下一个qtd中去。为什么要这样做了呢？首先maxpacket是指一个endpointer一次的最大传输量，可以这样去理解，就好像是这个endpointer上有一个maxpacket大小的FIFO，每次发给它的数据都会先被缓冲到这个FIFO中，接着再对FIFO中的数据进行下一步的处理，在此期间是不能再接收数据的，等到FIFO再一次为空时才开始接收新的数据。HC会以一个qtd为单位进行数据传输，每次发送给endpointer的数据量的最大值就是maxpacket，不能超过这个值，但是可以小于这个值，如果没有从count中减去maxpacket的余数（为零除外），HC传输的最后一个包的数据就不足maxpacket那么大，当然这是没有问题的，但是会浪费掉剩余的带宽（姑且这么叫），如果恰好每一个qtd都会多这么一个尾巴，就会造成更多的浪费，现在把这些尾巴减到，其是就是把它们重新整合，使这个尾巴只能出现在最后一个qtd中,从而节省了带宽。

qtd_fill()最后两句就比较简单了，结合spec中qtd的token[30:16]指明该qtd一共用于传输的字节数，即把count的值写入到token中的[30:16]中。最后返回count的值。

接下来从qtd_fill()中返回到qh_urb_transaction()中，再贴一下返回处的代码，如下

if (usb_pipecontrol (urb->pipe)) {  /* SETUP pid */  qtd_fill(ehci, qtd, urb->setup_dma,  sizeof (struct usb_ctrlrequest),  token | (2 /* "setup" */ << 8), 8);  /* $$ and always at least one more pid */  token ^= QTD_TOGGLE;  qtd_prev = qtd;  qtd = ehci_qtd_alloc (ehci, flags);  if (unlikely (!qtd))      goto cleanup;  qtd->urb = urb;  qtd_prev->hw_next = QTD_NEXT(ehci, qtd->qtd_dma);  list_add_tail (&qtd->qtd_list, head);  /* for zero length DATA stages, STATUS is always IN */  if (len == 0)     token |= (1 /* "in" */ << 8);}

刚才假设了我们的urb属于控制类传输的参数类型，进入到了if语句中，并主要分析了qtd_fill()函数，知道它把由urb上数据传输相关的内存交换区的地址长度等信息写入到一个qtd中。

上述if语句中第6行到最后，在经过qtd_fill()填充过后的qtd就已经能用于实际的数据传输了，并用qtd_prev指针暂时维持对其的引用，接着在用ehci_qtd_alloc()分配新的qtd，刚才经填充的qtd的hw_next中写入这个新分配的qtd的物理地址，并把新分配的qtd联入head队列中。接着if判断len的值，为零说明当前的urb仅用于Control的命令传输，而没有数据传输，反之urb中还有数据要传输。变量len的值来至urb的transfer_buffer_length，表示了数据传输交换区的长度。

结束了if判断语言的相关内容后，进入到“data transfer stage:  buffer setup”，即数据传输阶段，如下代码。

/* data transfer stage:  buffer setup */i = urb->num_mapped_sgs;if (len > 0 && i > 0) { sg = urb->sg; buf = sg_dma_address(sg); /* urb->transfer_buffer_length may be smaller than the size of the scatterlist (or vice versa) */ this_sg_len = min_t(int, sg_dma_len(sg), len); } else { sg = NULL; buf = urb->transfer_dma; this_sg_len = len;}if (is_input)   token |= (1 /* "in" */ << 8);/* else it's already initted to "out" pid (0 << 8) */maxpacket = max_packet(usb_maxpacket(urb->dev, urb->pipe, !is_input));

上述代码第一个if的目的是判断urb所关联的传输数据交换区的DMA类型，如果urb关联的缓冲区属于分散/聚集这样的DMA映射i（等于urb->num_mapped_sgs）的值不为零，且i代表了这样的分散/聚集区的个数。分散/聚集DMA映射实际就是说，用于数据传输的这些内存交换区不是一个整块，而是一些分散的内存块，同样用一个表去索引这些分散的块，表中每一项记录一个块的地址和大小，num_mapped_sgs表示了表中有多少个这样的项，这些内存块是分散的，通过这样的表聚集起来，Driver中使用struct scatterlist来描述一个分散的块。所以，回到上述代码，变量i取出了分散/聚集的块数，如果等于零，标明未使用分散/聚集的DMA映射方式，不为零，说明有i个分散的内存块会作为传输交换区，Urb->sg指向了这组分散/聚集表的地址，把该值赋给指针变量sg，sg_dma_address(sg)返回sg所映射的单个散个块的物理地址，this_sg_len标明长度值，min_t()取出sg_dma_len(sg) 和len中较小的那个的值，sg_dma_len(sg)返回的是单个分散/聚集块的长度，这是对使用到分散/聚集映射的处理，相反else后面的处理时针对未使用的情况，这时数据传输交换区的物理地址保存在urb->transfer_dma中，长度就是len。

关于对分散/聚集映射结合EHCI的qtd还多做一点说明。这里要用sg上关联的内存块的地址、长度等信息来填充qtd，单个qtd所描述的传输内存交换区要是一个连续的块，单个分散/聚集的块（是连续的）往往比较小，即单个qtd就足以满足sg上关联的内存块的转化，而qtd中未使用的pointer不能再用于下一个sg的转化，因为两个sg所映射的内存区域是不连续的，不满足单个qtd的连续内存要求，新的sg要分配新的qtd与之对应，所以在使用sg方式时变量this_sg_len一般是单个sg所映射的长度。

第17行查看该次传输请求的方向，是读还是写，对应spec qtd的token段的[9:8]位，指明传输PID code。20行在变量maxpacket保存endpoint的max packet值，可参考前面的文段。

/* buffer gets wrapped in one or more qtds; last one may be "short" (including zero len) and may serve as a control status ack*/for (;;) { int this_qtd_len; this_qtd_len = qtd_fill(ehci, qtd, buf, this_sg_len, token, maxpacket); this_sg_len -= this_qtd_len; len -= this_qtd_len; buf += this_qtd_len; /* short reads advance to a "magic" dummy instead of the next qtd $$ that forces the queue to stop, for manual cleanup (this will usually be overridden later) */ if (is_input)    qtd->hw_alt_next = ehci->async->hw->hw_alt_next; /* qh makes control packets use qtd toggle; maybe switch it */ if ((maxpacket & (this_qtd_len + (maxpacket - 1))) == 0)    token ^= QTD_TOGGLE; if (likely(this_sg_len <= 0)) {    if (--i <= 0 || len <= 0)         break;    sg = sg_next(sg);    buf = sg_dma_address(sg);    this_sg_len = min_t(int, sg_dma_len(sg), len); } qtd_prev = qtd; qtd = ehci_qtd_alloc (ehci, flags); if (unlikely (!qtd)) goto cleanup; qtd->urb = urb; qtd_prev->hw_next = QTD_NEXT(ehci, qtd->qtd_dma); list_add_tail (&qtd->qtd_list, head); }

接下来又是一个for循环，到这里就比较好讲了，其中出现的函数调用都是前面讲过了的。这里分两种情况来讲解for的流程，分别是urb上关联的是分散/聚集映射的DMA和相反的情况。

先假设urb所请求的传输是以分散/聚集的方式传来的，以下将是不再重复。上述代码第8行，用qtd_fill()填充一个qtd，该qtd索引范围返回值保存在变量中this_qtd_len中。结合前面对buf、this_sg_len的计算方式，在分散/聚集模式下，buf是单个分散的内存块的起始物理地址，this_sg_len则是这个内存块的长度，this_sg_len减去this_qtd_len，计算出qtd_fill()已处理了的单个内存块的长度，this_sg_len代表剩余的长度，在从总长度len中减去this_qtd_len，表示剩余的总数据量，向前调整buf的所指地址。

第18、19行说在此次传输为输入，即读数据时，将qtd->hw_alt_next置为无效，qtd->hw_alt_next对应spec qtd中的alternate next qTD pointer，它和next qTD pointer的作用相同，但是它的优先级更高，在它有效时将按它的指向去找寻下一个qtd，这里不适用该中断。第21、22行是关于data toggle的设置，这个主要是用于掉包的处理方式。

第23行判断this_sg_len的大小，前面说过在分散/聚集模式下，单个的内存块较小，所以常常单个qtd足以涵盖掉这个sg区域。那么进入到23行的if语句里面，变量i是总共的分散内存块的个数，处理完一个sg后i减一计数，len是这些块构成的总长度，i、len任意一个小于等于零，表示整个分散的内存块已将全部和qtd关联起来了，可以结束qtd的填充处理，退出for循环了；否则未处理完，继续填充新的qtd，第26行sg_next(sg)返回下一个分散/聚集内存块的数据结构，并获取新块的物理地址和长度信息，更新到buf和this_sg_len中。第30-36行是在位处理完时，分配新的qtd空间，处理方式与前面相同。好这样就讲完了一种情况。

在未使用分散/聚集内存块时，传输交换区域是一个物理上连续的整块。在这种情况下，前面8-22行的处理结果与分散/聚集类似，只是buf指向整个区域的起始地址，this_sg_len是这个整块区域的长度，在23行的判断中如果this_sg_len满足小于等于0，就表示qtd的处理已结束，跳出for循环。后面的qtd分配也是一样，不再累述。

继续函数qh_urb_transaction()后面段落，还是先贴在下面。

/* unless the caller requires manual cleanup after short reads, have the alt_next mechanism keep the queue running after the last data qtd (the only one, for control and most other cases)*/if (likely ((urb->transfer_flags & URB_SHORT_NOT_OK) == 0 || usb_pipecontrol (urb->pipe))) qtd->hw_alt_next = EHCI_LIST_END(ehci);/* control requests may need a terminating data "status" ack; other OUT ones may need a terminating short packet (zero length)*/if (likely (urb->transfer_buffer_length != 0)) {int one_more = 0; if (usb_pipecontrol (urb->pipe)) { one_more = 1; token ^= 0x0100; /* "in" <--> "out"  */ token |= QTD_TOGGLE; /* force DATA1 */} else if (usb_pipeout(urb->pipe) && (urb->transfer_flags & URB_ZERO_PACKET) && !(urb->transfer_buffer_length % maxpacket)) { one_more = 1;}if (one_more) {qtd_prev = qtd;qtd = ehci_qtd_alloc (ehci, flags);if (unlikely (!qtd))goto cleanup; qtd->urb = urb; qtd_prev->hw_next = QTD_NEXT(ehci, qtd->qtd_dma); list_add_tail (&qtd->qtd_list, head);/* never any data in such packets */qtd_fill(ehci, qtd, 0, 0, token, 0); }}/* by default, enable interrupt on urb completion */if (likely (!(urb->transfer_flags & URB_NO_INTERRUPT))){qtd->hw_token |= cpu_to_hc32(ehci, QTD_IOC);}return head;

从第6行到最后，根据urb所属的传输请求类型，做了进一步的处理，这里不细讲了，说一下处理的流程。对urb中transfer_buffer_length非零，即涉及数据传输，且传输类型为Control或者是传输方向为OUT，就增加一个qtd作为结束，该qtd要传输的数据长度为零。并把最后一个qtd的token中IOC位置，表示在完成qtd的传输后，在下一个中断周期产生一个中断。

虽然结束有点仓促，现在qh_urb_transaction()基本上算是讲完了。