原创 USB的“JoyStickMouse”例程分析04

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四、USB的“JoyStickMouse”工作过程详细分析

1、枚举第一步：获取设备的描述符

从USB_init（）开始

（1）先要允许数据传输完成中断

在poweron（）函数后面紧跟着几句话：

  PowerOn();  //这句执行完，设备被主机检测到，并且能够响应复位中断了。

  _SetISTR(0);               /* clear pending interrupts */

  wInterrupt_Mask = IMR_MSK;

  _SetCNTR(wInterrupt_Mask); /* set interrupts mask */

//以上这两句话将允许所有的USB中断

  bDeviceState = UNCONNECTED;  //设备状态置位为未连接状态。这里我不太理解。这时候即使复位中断未发生，最起码设备已经算是连接入总线了，为什么这个状态还要设置为 “未连接”呢？

（2）主机获取描述符

主机进入控制传输的第一阶段：建立事务，发setup令牌包、发请求数据包、设备发ACK包。

主机发出对地址0、端点0发出SETUP令牌包，首先端点0寄存器的第11位SETUP位置位，表明收到了setup令牌包。

由于此时端点0数据接收有效，所以接下来主机的请求数据包被SIE保存到端点0描述附表的 RxADDR里面，收到的字节数保存到 RxCount里面。

端点0寄存器的CTR_RX被置位为1，ISTR的CTR置位为1，DIR=1，EP_ID=0，表示端点0接收到主机来的请求数据。此时设备已经ACK主机，将触发正确传输完成中断，下面就进入中断看一看。

_SetISTR((u16)CLR_CTR); /*首先清除传输完成标志 */

EPindex = (u8)(wIstr & ISTR_EP_ID); //获取数据传输针对的端点号。

if (EPindex == 0)  //如果是端点0，这里的确是端点0

    {

      SaveRState = _GetEPRxStatus(ENDP0); //保存端点0状态，原本是有效状态。

      SaveTState = _GetEPTxStatus(ENDP0);

      _SetEPRxStatus(ENDP0, EP_RX_NAK); //在本次数据处理好之前，对主机发来的数据包以NAK回应

      _SetEPTxStatus(ENDP0, EP_TX_NAK);

      if ((wIstr & ISTR_DIR) == 0) //如果是IN令牌，数据被取走

      {

        _ClearEP_CTR_TX(ENDP0);

        In0_Process();   //调用该程序处理固件数据输出后的工作。

        _SetEPRxStatus(ENDP0, SaveRState);

        _SetEPTxStatus(ENDP0, SaveTState);

        return;

      }

      Else   //DIR=1时，要么是SETUP包，要么是OUT包。

      {  //这里先分析SETUP包。

        wEPVal = _GetENDPOINT(ENDP0);  //获取整个端点0状态

        if ((wEPVal & EP_CTR_TX) != 0)  //这种情况一般不太可能，

        {        //如果出现表示同时 TX和RX 同时置位。

        }

        else if ((wEPVal &EP_SETUP) != 0)  //我们的程序会执行到这里

        {

          _ClearEP_CTR_RX(ENDP0);

          Setup0_Process();   //主要是调用该程序来处理主机请求。

          _SetEPRxStatus(ENDP0, SaveRState);

          _SetEPTxStatus(ENDP0, SaveTState);

          return;

        }

        else if ((wEPVal & EP_CTR_RX) != 0) //暂时不执行的代码先删除掉。

        {

        }

      }

    }/* if(EPindex == 0) */

    后面处理其他端点的代码就先不看了。

  }/* while(...) */

（3）Setup0_Process()函数的执行分析

这个函数执行的时候，主机发来的请求数据包已经存在于RxADDR缓冲区了。大部分的标志位已经清除，除了SETUP位，这个味将由下一个令牌包自动清除。

进入处理函数：

pBuf.b = PMAAddr + (u8 *)(_GetEPRxAddr(ENDP0) * 2); //这是取得端点0接收缓冲区的起始地址。

PMAAddr是包缓冲区起始地址，_GetEPRxAddr(ENDP0)获得端点0描述符表里的接收缓冲区地址，为什么要乘以2呢？大概因为描述符表里地址项为16位，使用的是相对偏移。

  if (pInformation->ControlState != PAUSE)

  {

    pInformation->USBbmRequestType = *pBuf.b++; //请求类型，表明方向和接收对象（设备、接口还是端点）此时为80，表明设备到主机

    pInformation->USBbRequest = *pBuf.b++; /* 请求代码，第一次时应该是6，表明主机要获取设备描述符。 */

    pBuf.w++; 

    pInformation->USBwValue = ByteSwap(*pBuf.w++); /* wValue */

    pBuf.w++;  //我觉得这里可能有些问题。

    pInformation->USBwIndex  = ByteSwap(*pBuf.w++); /* wIndex */

    pBuf.w++;

    pInformation->USBwLength = *pBuf.w; /* wLength */

  }

  pInformation->ControlState = SETTING_UP;

  if (pInformation->USBwLength == 0)

  {

    NoData_Setup0();

  }

  else

  {

    Data_Setup0();  //这次是有数据传输的，所以有进入该该函数。

  }

  return Post0_Process();

（4）Data_Setup0()函数的执行分析

  CopyRoutine = NULL; //这是一个函数指针，由用户提供。

  wOffset = 0;

  if (Request_No == GET_DESCRIPTOR) //如果是获取设备描述符

  {

    if(Type_Recipient==(STANDARD_REQUEST| EVICE_RECIPIENT))

    {

      u8 wValue1 = pInformation->USBwValue1;

      if (wValue1 == DEVICE_DESCRIPTOR)

      {

        CopyRoutine = pProperty->GetDeviceDescriptor;

      } //获取设备描述符的操作由用户提供。

  if (CopyRoutine)

  {

    pInformation->Ctrl_Info.Usb_wOffset = wOffset;

    pInformation->Ctrl_Info.CopyData = CopyRoutine;

    (*CopyRoutine)(0); //这个函数这里调用的目的只是设置了pInformation中需要写入的描述符的长度。

    Result = USB_SUCCESS;

  }

  if (ValBit(pInformation->USBbmRequestType, 7))  //此时为80

  {   //上面这个语句主要是判断传输方向。如果为1，则是设备到主机

    vu32 wLength = pInformation->USBwLength; 这个一般是64

    if (pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength > wLength)

    {   //设备描述符长度18

      pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength = wLength;

    }  //有些细节暂时先放着

   pInformation->Ctrl_Info.PacketSize = pProperty->MaxPacketSize;

    DataStageIn();  //最主要是调用这个函数完成描述符的输出准备

  }

（5）DataStageIn()函数的执行分析

以下是主要执行代码：

  DataBuffer = (*pEPinfo->CopyData)(Length); //这个是取得用户描述符缓冲区的地址。这里共18个字节

  UserToPMABufferCopy(DataBuffer, GetEPTxAddr(ENDP0), Length);//这个函数将设备描述符复制到用户的发送缓冲区。

  SetEPTxCount(ENDP0, Length);  //设置发送字节的数目、18

  pEPinfo->Usb_wLength -= Length; 等于0

  pEPinfo->Usb_wOffset += Length; 偏移到18

  vSetEPTxStatus(EP_TX_VALID); //使能端点发送，只要主机的IN令牌包一来，SIE就会将描述符返回给主机。

  USB_StatusOut();/* 这个实际上是使接收也有效，主机可取消IN。 */

Expect_Status_Out:

  pInformation->ControlState = ControlState;

（6）执行流程返回到CTR_LP(void)

_SetEPRxStatus(ENDP0, SaveRState); 

_SetEPTxStatus(ENDP0, SaveTState);             

//由于vSetEPTxStatus(EP_TX_VALID)实际改变了SaveTState，所以此时端点发送已经使能。

return;

（7）主机的IN令牌包

获取描述符的控制传输进入第二阶段，主机首先发一个IN令牌包，由于端点0发送有效，SIE将数据返回主机。

主机方返回一个ACK后，主机发送数据的CTR标志置位，DIR=0，EP_ID=0，表明主机正确收到了用户发过去的描述符。固件程序由此进入中断。

此时是由IN引起的。

主要是调用In0_Process()完成剩下的工作。

（7）追踪进入函数In0_Process()

此时实际上设备返回描述符已经成功了。

这一次还是调用DataStageIn()函数，但是目的只是期待主机的0状态字节输出了。

  if ((ControlState == IN_DATA) || (ControlState == LAST_IN_DATA))

  {  第一次取设备描述符只取一次。

    DataStageIn();  //此次调用后，当前状态变成WAIT_STATUS_OUT，表明设备等待状态过程，主机输出0字节。

    /* ControlState may be changed outside the function */

    ControlState = pInformation->ControlState;

  }返回时调用Post0_Process(void)函数，这个函数没做什么事。

（8）进入状态过程

主机收到18个字节的描述符后，进入状态事务过程，此过程的令牌包为OUT，字节数为0.只需要用户回一个ACK。

所以中断处理程序会进入Out0_Process（）。

由于此时状态为WAIT_STATUS_OUT，所以执行以下这段。

  else if (ControlState == WAIT_STATUS_OUT)

  {

    (*pProperty->Process_Status_OUT)();  //这是个空函数，什么也不做。

    ControlState = STALLED;  //状态转为STALLED。

  }

获取设备描述符后，主机再一次复位设备。设备又进入初始状态。