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基于DWC2的USB驅(qū)動(dòng)開發(fā)-0x01開篇介紹與新思DWC2 USB2.0控制器簡介 (qq.com)

DWC2 USB2.0控制器介紹

前言

前面介紹了USB江湖中,硬件協(xié)議分析儀,軟件抓包工具中的各門各派,各路高手。工欲善其事必先利其器,所以至少需要了解其中一個(gè)硬件協(xié)議分析儀和一個(gè)軟件抓包工具,后面才能比較方便的進(jìn)行USB開發(fā),否則可能會(huì)迷失在USB協(xié)議的沼澤里，而難以自拔，此時(shí)你可能就會(huì)不斷進(jìn)行哲思:”我是誰,我在哪里,我在干嘛,我為什么要搞USB?”; ”軟件問題,硬件問題,還是我的問題?”。

各門各派,江湖大俠都會(huì)有自己的獨(dú)門絕技和獨(dú)門武器,而我們看到各種武俠小說，電視劇中,大俠的長成都是奇遇絕頂高手,然后挑柴,打水,站樁,摸魚(不是屏幕前的摸魚),劃水(不是屏幕前的劃水),一頓輸出,然后鏡頭切換春夏秋冬,從掌動(dòng)草長鶯飛到劍指秋風(fēng)落葉,從拳擊萬丈瀑布到腳掃千層白雪，招式基本功達(dá)到爐火純青之后,然后就是絕頂高手拿出一本泛黃的小冊(cè)子或者來到一處絕壁前傳授內(nèi)功心法,于是功力突飛猛進(jìn)，終得大成。終于下山行俠仗義,叱咤江湖,成為一代傳奇。

UBS開發(fā)也是一樣的,尤其是做USB底層比如驅(qū)動(dòng)開發(fā),那么至少需要購買一個(gè)USB硬件協(xié)議分析儀,以便抓取分析協(xié)議的底層信號(hào)和數(shù)據(jù)與規(guī)格書對(duì)照,這就是前面的基本功練習(xí)。,等協(xié)議熟悉了之后,就可以去USB官網(wǎng)搜索各種規(guī)格書,開發(fā)實(shí)際的產(chǎn)品,練習(xí)心法內(nèi)功了,就好比可以進(jìn)入達(dá)摩院的藏書樓去翻閱各種絕學(xué)典籍了。

實(shí)踐是檢驗(yàn)檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn),所以我們不從USB復(fù)雜的協(xié)議規(guī)格書入手,一開始就直接學(xué)習(xí)少林武功的七十二絕技是不可取的,就好比鳩摩智最終導(dǎo)致的是走火入魔。最好的方法是基于某個(gè)USB的控制器,從零實(shí)踐其驅(qū)動(dòng)開發(fā)，先從實(shí)踐開始熟悉協(xié)議，打好基礎(chǔ)，練好基本功。遇到哪些內(nèi)容或者問題然后理論結(jié)合實(shí)踐,參照USB控制器的文檔和USB規(guī)格書的文檔進(jìn)行實(shí)踐和理論學(xué)習(xí)。這樣后面才有可能駕馭，切記不能急于求成,只有基本功結(jié)合心法才能提升內(nèi)力和功力。

相信本系列文章應(yīng)該是全網(wǎng)第一部專門詳細(xì)介紹基于DWC2 USB2.0控制器驅(qū)動(dòng)開發(fā)的文章，慢慢來，希望和大家一起學(xué)習(xí)，從實(shí)踐出發(fā)最終能成為USB開發(fā)的大俠。

新思的USB2.0 IP介紹

新思的USB 2.0 IP應(yīng)該是業(yè)界使用得最多的IP解決方案了。市面上很多的量產(chǎn)MCU或者M(jìn)PU都是基于新思的IP,比如各種xxx32的單片等。新思官網(wǎng)可以看到一些信息

https://www.synopsys.com/dw/ipdir.php?ds=dwc_usb_2_0_digital_controllers,但是其手冊(cè)等不是直接開放,需要注冊(cè),目前個(gè)人注冊(cè)好像不太行了。

新思的IP有以下特征:

• 靈活的配置選項(xiàng)，以最大限度地提高性能和最小化CPU中斷,后面我們也會(huì)詳細(xì)講到其中斷相關(guān)的內(nèi)容,中斷通過一些bit的組合以標(biāo)志不同的狀態(tài),以減少需要進(jìn)行的判斷邏輯。
• 靈活的參數(shù)可以輕松集成到低延遲和高延遲系統(tǒng)中。
• 基于系統(tǒng)要求的USB數(shù)據(jù)傳輸或事務(wù)處理。
• 可配置的數(shù)據(jù)緩沖選項(xiàng)，以微調(diào)性能/面積的權(quán)衡。
• 緩沖區(qū)和描述符預(yù)取使主機(jī)吞吐量最大化。
• 固件可選端點(diǎn)配置,支持后處理應(yīng)用程序更改;以及靈活的單芯片設(shè)計(jì)適用于多種應(yīng)用,總之一個(gè)詞就是”靈活”,但是后面看規(guī)格書也可以知道確實(shí)很復(fù)雜,配置參數(shù)選項(xiàng)很多。
• 通過廣泛的約束隨機(jī)驗(yàn)證進(jìn)行測試,確保高質(zhì)量的IP。
• AMBA?高性能總線(AHB)接口可快速集成到基于arm的設(shè)計(jì)中。所以你可以看到各種基于ARM尤其是Cortex-M系列的xxx32的MCU基本都是采用的新思的IP方案。
• UTMI+ Level 3可以與兼容的PHY設(shè)備快速集成。
• 高速high -Speed (480mbps)、全速Full-Speed (12mbps)和低速Low- Speed (1.5 Mbps)的操作符合USB OTG補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)。
• USB 2.0 HS OTG控制器支持外設(shè)或主機(jī)模式。
• 也支持高速USB EHCI主機(jī)控制器。

文檔

新思USB 2.0 IP主要有兩個(gè)文檔需要參考

《DesignWare Cores USB 2.0 Hi-Speed On-TheGo (OTG) Data book》

《DesignWare Cores USB 2.0 Hi-Speed On-TheGo (OTG) Programming Guide》

前者是描述IP的架構(gòu),信號(hào),配置,寄存器等,有百多頁。供IC設(shè)計(jì),驗(yàn)證工程師,和驅(qū)動(dòng)工程師查閱。驅(qū)動(dòng)開發(fā)要頻繁參考其寄存器部分，要做到每一個(gè)寄存器的每一個(gè)bit的作用都要了解,我們后面就會(huì)一步步參考它進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的編寫。當(dāng)然要成為高手肯定要有很好的內(nèi)力修為,這就需要對(duì)其架構(gòu)等其他部分也要熟悉,所以其他部分我們后面也會(huì)一起慢慢閱讀消化。

后者是編程指導(dǎo),驅(qū)動(dòng)編寫主要參考這一部分進(jìn)行,也有五百多頁,這個(gè)文檔我們后面也會(huì)詳細(xì)的閱讀

如果需要這兩個(gè)文檔的可以公眾號(hào)留言或者加我微信，可以分享給你，僅供分享學(xué)習(xí)之用。

總結(jié)

這一篇是我們正式進(jìn)入U(xiǎn)SB驅(qū)動(dòng)開發(fā)的第一篇, 與其他所有的USB書籍或者文章不一樣,我們一開始不直接講USB協(xié)議, 我們先從具體的USB IP入手,從USB的底層驅(qū)動(dòng)編寫實(shí)踐入手再邊實(shí)踐邊了解協(xié)議。理論結(jié)合實(shí)踐才是好的方式, 心法招式結(jié)合基本功練習(xí)才有可能練成武功的最高境界,否則就會(huì)走火入魔。關(guān)于走火入魔的一個(gè)很明顯的表現(xiàn)就是,很多USB驅(qū)動(dòng)開發(fā)工程師或者嵌入式開發(fā)人員，一上來就在群里論壇里問”求救,xxx了是什么問題,怎么解決”，這一看就是基本功都沒練習(xí)直接就練習(xí)少林七十二絕跡的，基本連USB控制器部分的參考手冊(cè)數(shù)據(jù)手冊(cè)，USB規(guī)格書都沒怎么閱讀過的，肯定做不好，必定走火入魔，迷失在各種問題里，哪怕是成為調(diào)參俠，調(diào)API俠，調(diào)庫俠，復(fù)制粘貼俠最終也可能遇到各種BUG無法解決而終。我們做開發(fā)尤其是嵌入式開發(fā)，驅(qū)動(dòng)開發(fā)，一定要基本功練好，對(duì)底層基本原理熟悉，并且經(jīng)過親身實(shí)踐，理論結(jié)合實(shí)踐才能做好，成為USB江湖一代大俠。