struct usb_hcd >

20.2.1  USB主机驱动的整体结构

USB主机控制器有3种规格：OHCI (Open Host Controller Interface)、UHCI (Universal Host Controller Interface) 和EHCI (Enhanced Host Controller Interface)。OHCI驱动程序用来为非PC 系统上以及带有SiS和ALi芯片组的 PC 主板上的USB芯片提供支持。UHCI驱动程序多用来为大多数其他PC主板（包括 Intel和Via）上的USB芯片提供支持。EHCI由USB 2.0规范所提出，它兼容于OHCI 和UHCI。UHCI的硬件线路比OHCI简单，所以成本较低，但需要较复杂的驱动程序，CPU负荷稍重。本节将重点介绍嵌入式系统中常用的OHCI主机控制器驱动。

1．主机控制器驱动

在Linux内核中，用usb_hcd结构体描述USB主机控制器驱动，它包含USB主机控制器的“家务”信息、硬件资源、状态描述和用于操作主机控制器的hc_driver等，其定义如代码清单20.6所示。

代码清单20.6  usb_hcd结构体

1  struct usb_hcd2  {3    /* 管理“家务” */4    struct usb_bus self;5    const char *product_desc; /* 产品/厂商字符串 */6    char irq_descr[24]; /* 驱动 + 总线 # */7  8    struct timer_list rh_timer; /* 根Hub轮询 */9    struct urb *status_urb; /* 目前的状态urb */10 11   /* 硬件信息/状态 */12   const struct hc_driver *driver; /* 硬件特定的钩子函数 */13 14   /* 需要维护的标志 */15   unsigned long flags;16   #define HCD_FLAG_HW_ACCESSIBLE  0x0000000117   #define HCD_FLAG_SAW_IRQ        0x0000000218 19   unsigned rh_registered: 1; /* 根Hub注册？ */20 21   /* 下一个标志的采用只是“权益之计”，当所有HCDs支持新的根Hub轮询机制后将移除 */22   unsigned uses_new_polling: 1;23   unsigned poll_rh: 1; /* 轮询根Hub状态? */24   unsigned poll_pending: 1; /* 状态已经改变? */25 26   int irq; /* 被分配的irq */27   void _ _iomem *regs; /* 设备内存和I/O */28   u64 rsrc_start; /* 内存和I/O资源开始位置 */29   u64 rsrc_len; /* 内存和I/O资源长度 */30   unsigned power_budget; /* mA, 0 = 无限制 */31 32   #define HCD_BUFFER_POOLS        433   struct dma_pool *pool[HCD_BUFFER_POOLS];34 35   int state;36   #define _ _ACTIVE                0x0137   #define _ _SUSPEND               0x0438   #define _ _TRANSIENT             0x8039 40   #define HC_STATE_HALT           041   #define HC_STATE_RUNNING        (_ _ACTIVE)42   #define HC_STATE_QUIESCING   (_ _SUSPEND|_ _TRANSIENT|_ _ACTIVE)43   #define HC_STATE_RESUMING       (_ _SUSPEND|_ _TRANSIENT)44   #define HC_STATE_SUSPENDED      (_ _SUSPEND)45 46   #define HC_IS_RUNNING(state) ((state) & _ _ACTIVE)47   #define HC_IS_SUSPENDED(state) ((state) & _ _SUSPEND)48   /* 主机控制器驱动的私有数据 */49   unsigned long hcd_priv[0]_ _attribute_ _((aligned(sizeof(unsigned long))));50 };

usb_hcd中的hc_driver成员非常重要，它包含具体的用于操作主机控制器的钩子函数，其定义如代码清单20.7所示。

代码清单20.7  hc_driver结构体

1  struct hc_driver2  {3    const char *description; /* "ehci-hcd" 等 */4    const char *product_desc; /* 产品/厂商字符串 */5    size_t hcd_priv_size; /* 私有数据的大小 */6  7    /* 中断处理函数 */8    irqreturn_t(*irq)(struct usb_hcd *hcd, struct pt_regs *regs);9  10   int flags;11   #define HCD_MEMORY      0x0001      /* HC寄存器使用的内存和I/O */12   #define HCD_USB11       0x0010          /* USB 1.1 */13   #define HCD_USB2        0x0020          /* USB 2.0 */14 15   /* 被调用以初始化HCD和根Hub */16   int(*reset)(struct usb_hcd *hcd);17   int(*start)(struct usb_hcd *hcd);18 19   /* 挂起Hub后，进入D3(etc)前被调用 */20   int(*suspend)(struct usb_hcd *hcd, pm_message_t message);21 22   /* 在进入D0(etc)后，恢复Hub前调用 */23   int(*resume)(struct usb_hcd *hcd);24 25   /* 使HCD停止写内存和进行I/O操作 */26   void(*stop)(struct usb_hcd *hcd);27 28   /* 返回目前的帧数 */29   int(*get_frame_number)(struct usb_hcd *hcd);30 31   /* 管理I/O请求和设备状态 */32   int(*urb_enqueue)(struct usb_hcd *hcd, struct usb_host_endpoint *ep, struct33     urb *urb, gfp_t mem_flags);34   int(*urb_dequeue)(struct usb_hcd *hcd, struct urb *urb);35 36   /* 释放endpoint资源 */37   void(*endpoint_disable)(struct usb_hcd *hcd, struct usb_host_endpoint *ep);38 39   /* 根Hub支持 */40   int(*hub_status_data)(struct usb_hcd *hcd, char *buf);41   int(*hub_control)(struct usb_hcd *hcd, u16 typeReq, u16 wValue, u16 wIndex,42     char *buf, u16 wLength);43   int(*bus_suspend)(struct usb_hcd*);44   int(*bus_resume)(struct usb_hcd*);45   int(*start_port_reset)(struct usb_hcd *, unsigned port_num);46   void(*hub_irq_enable)(struct usb_hcd*);47 };

在Linux内核中，使用如下函数来创建HCD：

struct usb_hcd *usb_create_hcd (const struct hc_driver *driver,      struct device *dev, char *bus_name);

如下函数被用来增加和移除HCD：

int usb_add_hcd(struct usb_hcd *hcd,       unsigned int irqnum, unsigned long irqflags);void usb_remove_hcd(struct usb_hcd *hcd);

2．OHCI主机控制器驱动

OHCI HCD驱动属于HCD驱动的实例，它定义了一个ohci_hcd结构体，作为代码清单20.6给出的usb_hcd结构体的私有数据，这个结构体的定义如代码清单20.8所示。

代码清单20.8  ohci_hcd结构体

1  struct ohci_hcd2  {3    spinlock_t lock;4  5    /* 与主机控制器通信的I/O内存(DMA一致) */6    struct ohci_regs _ _iomem *regs;7  8    /* 与主机控制器通信的主存(DMA一致) */9    struct ohci_hcca *hcca;10   dma_addr_t hcca_dma;11 12   struct ed *ed_rm_list; /* 将被移除 */13   struct ed *ed_bulktail; /* 批量队列尾 */14   struct ed *ed_controltail; /* 控制队列尾 */15   struct ed *periodic[NUM_INTS]; /* int_table“影子” */16 17   /* OTG控制器和收发器需要软件交互，其他的外部收发器应该是软件透明的 */18   struct otg_transceiver *transceiver;19 20   /* 队列数据的内存管理 */21   struct dma_pool *td_cache;22   struct dma_pool *ed_cache;23   struct td *td_hash[TD_HASH_SIZE];24   struct list_head pending;25 26   /* driver状态 */27   int num_ports;28   int load[NUM_INTS];29   u32 hc_control; /* 主机控制器控制寄存器的复制 */30   unsigned long next_statechange; /* 挂起/恢复 */31   u32 fminterval; /* 被保存的寄存器 */32 33   struct notifier_block reboot_notifier;34   unsigned long flags;35 };

使用如下内联函数可实现usb_hcd和ohci_hcd的相互转换：

struct ohci_hcd *hcd_to_ohci (struct usb_hcd *hcd);struct usb_hcd *ohci_to_hcd (const struct ohci_hcd *ohci);

从usb_hcd得到ohci_hcd只是取得“私有”数据，而从ohci_hcd得到usb_hcd则是通过container_of()从结构体成员获得结构体指针。

使用如下函数可初始化OHCI主机控制器：

int ohci_init (struct ohci_hcd *ohci);

如下函数分别用于开启、停止及复位OHCI控制器：

int ohci_run (struct ohci_hcd *ohci);void ohci_stop (struct usb_hcd *hcd);void ohci_usb_reset (struct ohci_hcd *ohci);

OHCI主机控制器驱动的主机工作仍然是实现代码清单20.7给出的hc_driver结构体中的成员函数。