原创 USB的“JoyStickMouse”例程分析05

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上图很好地描述了枚举阶段“获取描述符”和“设置地址”两个阶段主机和设备数据交换的过程。

五、USB的“JoyStickMouse”工作过程详细分析

1、枚举第二步：设置地址

（1）重新从复位状态开始

在第一次获取设备描述符后，程序使端点0的发送和接收都无效，状态也设置为STALLED，所以主机先发一个复位，使得端点0接收有效。虽然说在NAK和STALL状态下，端点仍然可以响应和接收SETUP包。

（2）设置地址的建立阶段：

主机先发一个SETUP令牌包，设备端EP0的SETUP标志置位。然后主机发了一个OUT包，共8个字节，里面包含设置地址的要求。

设备在检验数据后，发一个ACK握手包。同时CTR_RX置位，CTR置位。数据已经保存到RxADDR所指向的缓冲区。此时USB产生数据接收中断。

由于CTR_RX和SETUP同时置位，终端处理程序调用Setup0_Process（），所做的工作仍然是先填充pInformation结构，获取请求特征码、请求代码和数据长度。

由于设置地址不会携带数据，所以接下来调用NoData_Setup0()。执行以下代码：

    else if (RequestNo == SET_ADDRESS)

    {

     Result = USB_SUCCESS;

    }

说明设置地址没有做任何工作。

  ControlState = WAIT_STATUS_IN;/* After no data stage SETUP */

  USB_StatusIn(); //这句话是一个关键，它是一个宏，实际是准备好发送0字节的状态数据包。因为地址设置没有数据过程，建立阶段后直接进入状态阶段，主机发IN令牌包，设备返回0字节数据包，主机再ACK。

它对应的宏是这样的：

#define USB_StatusIn() Send0LengthData() //准备发送0字节数据

#define Send0LengthData() { _SetEPTxCount(ENDP0, 0); \

    vSetEPTxStatus(EP_TX_VALID); \ //设置发送有效，发送字节数为0

  }

（3）设置地址的状态阶段：

而前面把状态设置为WAIT_STATUS_IN是给IN令牌包的处理提供指示。因为建立阶段结束以后，主机接着发一个IN令牌包，设备返回0字节数据包后，进入中断。

本次中断由IN0_Process（）函数来处理，追踪进入，它执行以下代码：

  else if (ControlState == WAIT_STATUS_IN)

  {

    if ((pInformation->USBbRequest == SET_ADDRESS) &&        (Type_Recipient==(STANDARD_REQUEST|DEVICE_RECIPIENT)))

    {

      SetDeviceAddress(pInformation->USBwValue0);

      pUser_Standard_Requests->User_SetDeviceAddress(); //这个函数就一个赋值语句，bDeviceState = ADDRESSED。

    }

    (*pProperty->Process_Status_IN)(); //这是一个空函数。

    ControlState = STALLED;

  }

执行设置地址操作、采用新地址后，把设备的状态改为STALLED。而在处理的出口中调用Post0_Process()函数，这个所做的工作是：

  SetEPRxCount(ENDP0, Device_Property.MaxPacketSize);  //将端点0的缓冲区大小设置为64字节

  if (pInformation->ControlState == STALLED)

  {

    vSetEPRxStatus(EP_RX_STALL);

    vSetEPTxStatus(EP_TX_STALL);

  }

将端点0的发送和接收都设置为：STALL，这种状态下只接受SETUP令牌包。

2、枚举第三步：从新地址获取设备描述符

（1）上一阶段末尾的状态

端点0的发送和接收都设置为：STALL，只接收SETUP令牌包。

（2）建立阶段：主机发令牌包、数据包、设备ACK

产生数据接收中断，且端点0的SETUP置位，调用Setup0_Process（）函数进行处理。

在Setup0_Process（）中，因为主机发送了请求数据8个字节。由调用Data_Setup0()函数进行处理。首先是获取设备描述符的长度，描述符的起始地址，传送的最大字节数，根据这些参数确定本次能够传输的字节数，然后调用DataStageIn()函数进行实际的数据传输操作，设备描述符必须在本次中断中就写入发送缓冲区，因为很快就要进入数据阶段了。

在函数处理的最后：

  vSetEPTxStatus(EP_TX_VALID);

  USB_StatusOut();/* 本来期待IN令牌包，但用户可以取消数据阶段，一般不会用到 */

（3）数据阶段：主机发IN包，设备返回数据，主机ACK

本次操作会产生数据发送完成中断，由In0_Process(void)来处理中断，它也调用DataStageIn（）函数来进行处理。

如果数据已经发送完：

      ControlState = WAIT_STATUS_OUT;

      vSetEPTxStatus(EP_TX_STALL);  //转入状态阶段。

有可能的话：

      Send0LengthData();

      ControlState = LAST_IN_DATA;

      Data_Mul_MaxPacketSize = FALSE; //这一次发送0个字节，状态转为最后输入阶段。

否则，继续准备数据，调整剩余字节数、发送指针位置，等待主机的下一个IN令牌包。

（4）状态阶段：主机发OUT包、0字节包，设备ACK

数据发送完成中断，调用Out0_Process(void)函数进行处理，由于在数据阶段的末尾已经设置设备状态为：WAIT_STATUS_OUT，所以处理函数基本上没有做什么事，就退出了。并将状态设为STALLED。

3、对配置描述符、字符串描述符获取过程进行简单跟踪，过程就不再一一叙述了。

4、主机设置配置。

建立阶段：主机发SETUP包、发请求数据包（DATA0包）、用户ACK。

进入CTR中断，用户调用Setup0_Process()函数进行处理，取得请求数据后，由于没有数据传输阶段，该函数调用NoData_Setup0()函数进行处理。

判断为设置配置后，调用Standard_SetInterface()函数将设备状态结构体的当前配置改为主机数据中的配置参数。同时调用用户的设置配置函数，将设备状态改为“configured”。

退出时，将控制传输状态改为：ControlState = WAIT_STATUS_IN，进入状态阶段。设备期待主机的IN令牌包，返回状态数据。

状态阶段：主机发IN令牌、设备返回0字节DATA1、主机ACK。

主机ACK之后，设备进入CTR中断，调用函数In0_Process(void)来处理。根据当前控制传输状态，该函数把状态改为“STALLED”，退出时将端点状态改为“STALL”。状态阶段完成。

5、主机类特殊请求：设置空闲

建立阶段：主机发SETUP包、发请求数据包（DATA0包）、用户ACK。

进入CTR中断，用户调用Setup0_Process()函数进行处理，取得请求数据后，由于没有数据传输阶段，该函数调用NoData_Setup0()函数进行处理。

设置空闲时一个类特殊请求，其特征码为0x21，2表示类请求而不是标准请求，1表示接收对象是接口而不是设备。

USB的底层并不支持类特殊请求，它将调用上层函数提供的函数：

  if (Result != USB_SUCCESS)

  {

    Result = (*pProperty->Class_NoData_Setup)(RequestNo); //这里就是调用用户提供的类特殊请求的处理函数。结果发现用户提供的类特殊请求（针对无数据情况）只支持SET_PROTOCOL。针对有数据情况只支持：GET_PROTOCOL。

  if ((Type_Recipient==(CLASS_REQUEST | INTERFACE_RECIPIENT))

      && (RequestNo == SET_PROTOCOL))

  {

    return Joystick_SetProtocol();

  }

  }

6、主机获取报告描述符

建立阶段：主机发SETUP包、发请求数据包（DATA0包）、用户ACK。

进入CTR中断，获取描述符是一个标准请求，但是报告描述符并不是需要通用实现的，所以在底层函数中没有实现。跟踪Setup0_Process(void)——进入Data_Setup(void)函数，它是这么处理的：

  if (Request_No == GET_DESCRIPTOR)

  {

    if(Type_Recipient==(STANDARD_REQUEST| EVICE_RECIPIENT))

    {

      u8 wValue1 = pInformation->USBwValue1;

      if (wValue1 == DEVICE_DESCRIPTOR)

      {

        CopyRoutine = pProperty->GetDeviceDescriptor;

      }

      else if (wValue1 == CONFIG_DESCRIPTOR)

      {

        CopyRoutine = pProperty->GetConfigDescriptor;

      }

      else if (wValue1 == STRING_DESCRIPTOR)

      {

        CopyRoutine = pProperty->GetStringDescriptor;

      }  /* End of GET_DESCRIPTOR */

    }

  }

可见核心函数只支持设备描述符、配置描述符以及字符串描述符。最终该函数将调用：

  Result= (*pProperty->Class_Data_Setup)(pInformation->USBbRequest);

调用用户的类特殊实现来获取报告描述符，同时HID类描述符也是通过这种方式取得的。

7、主机从中断端点读取鼠标操作数据

主机会轮询设备，设备数据的准备在主函数中，用Joystick_Send(JoyState())函数来实现。

  Mouse_Buffer[1] = X;

  Mouse_Buffer[2] = Y;

  /*copy mouse position info in ENDP1 Tx Packet Memory Area*/

  UserToPMABufferCopy(Mouse_Buffer, GetEPTxAddr(ENDP1), 4);

  /* enable endpoint for transmission */

  SetEPTxValid(ENDP1);

使能端点1的发送，当主机的IN令牌包来的时候，SIE将数据返回给主机。同时产生 CTR中断。

在中断处理程序中，执行下列代码：

      if ((wEPVal & EP_CTR_TX) != 0)

      {

        /* clear int flag */

        _ClearEP_CTR_TX(EPindex);

        (*pEpInt_IN[EPindex-1])();

      } /* if((wEPVal & EP_CTR_TX) != 0) */

这是在函数指针数组中调用函数，跟踪进入：发现这个函数什么也没有做。

经过对程序执行过程的跟踪和分析，我现在对USB设备HID类的工作有了大概的了解，对ST的USB库的工作也有了初步的概念。把所有文件的源代码粗略地浏览了一遍，心里大概有了些底。但现在我还不准备阅读源代码，我先把例程在智林开发板上移植好，再详细的阅读一遍源代码。