Драйвер USB устройства URC220 для OS QNX (953917), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Существует три основныхтипа транзакций: OUT, IN и SETUP.Успешная OUT транзакция состоит изтрёх пакетов (см. рис. 5.7): TokenPacket, Data Packet и HandshakePacket (в режиме Isochronous небудет Handshake пакета – см. далее).Token Packet состоит из поля PID, вкотором хранится тип этого пакета(“OUT”), далее идёт поле адресаРис.5.7 Пакеты OUT транзакцииустройства-получателя(“ADDR”),затем номер конечной точки (“ENDP”)и контрольная сумма для коррекции ошибок (“CRC5”).
Здесь у пакетов необозначены обязательно присутствующие сигналы SYNC и EOP в начале и концекаждого пакета. Приняв этот пакет, устройство будет ожидать следующего пакетас полезными данными.Data Packet состоит из поля “DATAx”(x – 1 или 0), поля данных иконтрольной суммы для коррекцииошибок (“CRC16”). Далее идёт ответустройства об успешном полученииданных – пакет Handshake.Рис.5.8 Пакеты IN транзакцииУспешная IN транзакция состоит изтрёх пакетов (см.
рис. 5.8): TokenPacket, Data Packet и Handshake Packet (в режиме Isochronous не будет Handshakeпакета – см. далее). Все пакеты этой транзакции идентичны пакетам предыдущего20случая. Так как процесс передачи данныхконтролирует хост, то Token Packet в обоихслучаях имеет направление OUT, то есть отхоста к устройству.Рис.5.9 Пакеты SETUP транзакцииУспешная SETUP транзакция состоит из трёхпакетов (см. рис. 5.9).
Она аналогична OUTтранзакции, но размер данных составляетровно 8 байт, а PID указывает на то, что этопервый пакет SETUP транзакции. PIDвторого пакета всегда равен “DATA0”.Данные через Pipe могут пересылаться, используя один из следующих способов:Таблица 5.3СпособОписаниеControlОбязательное использование нулевой двунаправленной конечнойTransferточки для передачи данных.Состоит из трёх этапов:1) SETUP этап – SETUP транзакция с передачей 8-ми байт,которые описывают, какие данные будут отправлены наследующем этапе;2) DATA этап (может отсутствовать) – несколько IN или OUTтранзакций для передачи данных;3) STATUS этап – транзакция, где длина данных во второмпакете равна 0 (пустой пакет, ZLP – Zero Length Packet).Этот тип передачи данных используется для начальнойконфигурации устройства хостом.BulkОбмен данными на максимально возможной скорости с аппаратнымTransferконтролем ошибок, не гарантируется постоянная пропускнаяспособность.
Состоит из одной IN или OUT транзакции.InterruptTransferIsochronousTransferИспользуется для передачи больших объёмов информации(например, USB диск). Хост выделяет средства на этот способпередачи данных только после того, как будут переданы данныедругими способами.Возможность посылать данные не реже чем один раз за кадр (1 мсдля LowSpeed и FullSpeed и 1/8 мс для HighSpeed), аппаратныйконтроль ошибок. Состоит из одной IN или OUT транзакции.Используется для быстрой передачи информации о состоянииустройства (например, в USB клавиатуре или мышке).Имеет гарантированную пропускную способность, но не защищён отошибок.
Основное применение данного способа передачи данных передача аудио и видео данных, где необходимо поддерживатьпостоянную скорость передачи, но потеря небольшого количестваданных несущественна.Состоит из одной IN или OUT транзакции, при этом не имеетHandshake пакета, так как здесь отсутствует коррекция ошибок.215.6 Протокол обмена данными5.6.1 Управление устройствомКогда устройство подключается к USB, и резистор замыкает линию питания на D+или D-, хост определяет факт подключения. После этого посылает устройствусигнал сброса, чтобы после этого устройство стало находиться в известномсостоянии. В этом состоянии оно откликается по начальному нулевому адресу.Хост сбрасывает только одно устройство в один момент времени, поэтому неможет появиться двух устройств, отвечающих по нулевому адресу.Далее хост отправляет запрос на endpoint 0 устройства 0, чтобы выяснитьмаксимальный размер пакета, который устройство может принимать и отправлять.Хост выясняет это с помощью команды “Get Descriptor” (Device).Обычно хост (например, Windows) опять сбрасывает устройство, далее отправляетзапрос “Set Address” с уникальным адресом устройства на адрес 0, после чегоустройство принимает новый адрес, и с этого момента хост может сбросить другоенедавно подключённое устройство.На данном этапе устройство имеет адрес, но не сконфигурировано и отвечаеттолько на стандартные запросы, которые можно передавать только с помощьюControl Transfer, а единственной доступной конечной точкой являетсядвунаправленная нулевая конечная точка.Как правило, хост теперь начинает опрашивать устройство, чтобы определить всюнеобходимую информацию об этом устройстве.
Среди этих запросов такие как:- Get Device Descriptor- Get Configuration Descriptor- Get String DescriptorКогда компьютер узнаёт достаточно информации об устройстве, он загружаетсоответствующий драйвер. Этот драйвер затем выберет нужную конфигурацию,отправив запрос “Set Configuration”.После этого устройство становится сконфигурированным и может выполнять тефункции, для которых было разработано, отвечая при этом как на специальныезапросы драйвера, так и на стандартные запросы.5.6.2 Дескрипторы (Descriptors)Устройство содержит множество дескрипторов, которые помогают определить,какое устройство было подключено, а также возможности этого устройства.
Какбыло сказано выше, хост отправляет запросы “Get Device Descriptor”, “GetConfigurationDescriptor” и “GetStringDescriptor” дляопределениясоответствующих дескрипторов.Устройство имеет один Device Descriptor, который хранит информацию опроизводителе - Vendor Identification Number (VID), устройстве - Part Identification22Number(PID),максимальномразмерепакета,атакжеоколичествеConfigurationдескрипторов - bNumConfigurations.Зная VID и PID, операционнаясистема загружает необходимыйдрайвер.Далеепроисходитсчитываниепервогоконфигурационногодескриптора, при этом данныепередаютсявопределённомпорядке (см.
рис. 5.10): сначала самConfiguration дескриптор, затем,первый Interface Descriptor, а затемуже все Endpoint дескрипторы (двана рисунке слева). Далее идёт ещёодин Interface Descriptor, а затемопять все Endpoint дескрипторы.Т.е. считывание данных происходиттак, как показано на рисунке, т.е.сверху вниз. После этого, еслиbNumConfigurations больше одного,происходит считывание следующейконфигурации устройства (“OtherConfiguration Descriptors”).Драйвер при этом должен выбратьодну из конфигураций, для которойзаданыдескрипторы(тоестьРис.5.10 Порядок передачи дескрипторовописание) того, какие конечныеточки использует устройство, какой способ передачи данных и т.д.
Как правило,выбирается первая конфигурация.После этого устройство начинает нормально функционировать, выполняянеобходимые функции и используя все конечные точки для обмена информациеймежду устройством и драйвером.Ознакомиться со спецификацией USB можно на официальном сайте:www.usb.orgИнтересный ресурс об устройстве и использовании USB:www.usbmadesimple.co.uk236. Реализация ПО для управления URC220Для управления устройством URC220, то есть для обмена данными с ним, былареализована архитектура клиент-сервер. При запуске сервер следит заподключением и отключением устройств, реализует передачу данных междусервером и каждым устройством, а также передачу данных между сервером иклиентами.
Таким образом, клиентские программы работают с устройствами черезсервер (см. рис. 6.1). Клиент-сервер взаимодействие через общую оперативнуюпамять.Рис.6.1 Cхема работы ПО6.1 Алгоритм работы сервераСервер представляет собой консольное приложение для QNX, разработанное всреде Momentics. Исходный код программы реализован в 4-х файлах. В файлах“Main.cpp” и “Main.h” расположены основные функции для работы сервера, афайлы “urcpipe.cpp” и “urcpipe.h” являются USB драйвером для обеспеченияобмена данными между сервером и устройствами.Общая схема работы сервера показана на рисунке 6.2.
Рассмотрим назначениеосновных функций.main() – стартовая функция, с которой начинает выполнять работу программа,здесь происходит инициализация программы, ожидание во время работы сервера,а затем завершение работы.shmem_create() – функция для создания общей памяти, то есть памяти, которуюмогут использовать несколько процессов, запущенных в системе: сервер и24клиентские программы. Функция сначала создаёт объект для работы с памятью,далее выделяет необходимый объём памяти и очищает память.Рис.6.2 Общая схема работы сервераshmem_delete() – функция для удаления общей памяти, вызывается в самомконце, перед окончанием выполнения программы.usb_connect() – выполняет подключение к USB стеку QNX, то есть к средствамработы с USB.
Сообщает ОС различные параметры, среди которых PID и VIDустройства, с которым планируется работать, а также функции в программе(callback_* - см. далее), которые необходимо вызывать при возникновенииразличных событий.usb_disconnect() – отключение от USB стека.callback_insertion() – вызывается операционной сразу после того, какустройство было подключено к одному из USB портов, причём только для тогоустройства с указанным ранее PID и VID. Функция выводит о нём информацию,далее производит поиск свободного номера, который сопоставляет с этимустройством, а далее вызывает функцию dev_open() для подключения и настройкиустройства.callback_removal() – вызывается тогда, когда устройство отключили от USB.Функция сначала определяет ранее присвоенный этому устройству номер, а затемвызывает функцию dev_close() для завершения работы с устройством.Итак, после запуска, основной поток (функция main()) программы производитподключение к USB стеку и инициализирует общую память, после чего зависает,ожидая нажатия на клавишу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
