【文章內容簡介】 控制信息流 可選信息流 圖 104 設備配置信息流程圖 ：這包括設置設備的所有參數(shù)，為設備分配所有可見的 USB主機資源。 USB還允許以后更改設備的部分配置參數(shù)。一旦設備配置完以后，以設備的觀點來看，它已是可用的。 配置 為了真正的創(chuàng)建客戶可用的 USBD通道，額外的對設備不可見的 USB信息要由客戶具體化。這些信息 被稱為通道策略，它描述了客戶將如何使用該通道，其中包括一個 I/O請求包容許的最大數(shù)據(jù)量，客戶的最大服務間隙，客戶的標識碼等等。 當設備配置與 USB 配置完成后，從 USB 的觀點來看，該通道是完全可用的。然而在客戶真正使用通道之前，或許額外的供應商定義的 (vendor)或有關設備類(classspecific)配置需要進行。這些配置是客戶與設備之間的私事，它并不由 USBD來進行標準化。 下面的段落描述了客戶配置與 USB配置需要完成的工作。 配置軟件完成具體的配置工作。具體 的配置軟件將基于特定的操作系統(tǒng)實現(xiàn)而有所不同，但一般它包括以下幾個部份。 集線器驅動器 其它主機軟件 設備驅動程序 配置軟件首先讀取設備的描述符，然后對于每一種可能的配置請求該配置的描述信息。配置軟件使用提供的信息加載特定的客戶，比如設備驅動程序，由它與設備進行初始的交互。配置軟件可能要從設備驅動程序那兒輸入一些信息，然后為設備選擇一種配置方案。設備配置過程設置好設備的所有端口，并且返回一組用于 USBD客戶傳輸數(shù)據(jù)的接口。一個接口是為某個客戶所擁有的一組通道。 初始配置為每個接口使用缺省的配置，為每個端口分配缺省的帶寬。 USBD實現(xiàn)系統(tǒng)可能允許客戶在一些可選配置中指定一種作為初始配置。同時， USB系統(tǒng)會檢測端口所需要的資源是否能得到滿足，如果能滿足的話，就為它分配所需要的資源（參見 源管理 )。 至此，設備已經配置完成了，但是創(chuàng)建的通道還不可用。當客戶通過設置通道的使用策略為每一個通道初始化以后， USB配置也就完成了。這些需要被具體指明的使用策略包括客戶的最大服務間隙和客戶的標識信息。根據(jù) USB配置的結果， USB系統(tǒng)決定除了客戶提供USBD（ USB 驅動） HCD 主機軟件 HUB 驅動 設備驅動程序 的數(shù)據(jù) 緩沖區(qū)外還需的工作緩沖區(qū)的大小。工作緩沖區(qū)的大小是根據(jù)客戶的功能選擇及每次事務的需求來決定的。 當 I/O 請求包結束的時候，或者是順利結束，或者是由于產生了錯誤，客戶都將收到一條通知消息。在 USB通知下，客戶喚醒以檢查即將到來的 I/O請求包的狀態(tài)。 客戶可以進行一些配置的修改，比如說選擇另一種可能的接口配置方案，改變已為某一通道分配的帶寬。在進行這些配置更改時，相應的接口或通道必須處以空閑狀態(tài)。 資源管理 當一個 USBD為一個給定的通道進行設置的時候， USB系統(tǒng)將根據(jù)相 應端口的描述符檢查它是否能滿足該通道的資源要求。其中必須被滿足的一項是通道的帶寬。在檢查帶寬是否能滿足時中要經過兩步。首先計算每次事務的最大運行時間，其次根據(jù)幀的時間分配表檢查上述的帶寬要求能否滿足。 USB 系統(tǒng)的軟件完成為同步傳輸模式及中斷傳輸模式分配所需的帶寬和判斷一個特定的控制傳輸事務和塊傳輸事務能否裝進一個給定的幀的工作。如果主機控制器的實際事務的執(zhí)行時間超過了一幀 ，主機控制器有義務維護幀的完整性 (參照 )。下面的討論敘述了 USB系統(tǒng)應具備的功能。 為了決定帶寬是否能滿足 ，或者傳輸事務能否被裝入特定的幀，必須計算事務最大執(zhí)行時間。在計算過程中使用到下述信息 每包的最大數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) 傳輸模式 拓撲結構深度。如果要求不是很精確的話，假定設備處于最大的拓撲深度。 上述的計算必須考慮到位傳輸時間，由于拓撲深度而造成的信號傳輸延遲，還有一些與具體實現(xiàn)系統(tǒng)有關的延遲。比如主機控制器的準備及復位時間。具體的計算公式請參照第 5章。 數(shù)據(jù)傳輸 客戶與功能部件之間通信的基礎是如下的接口：與特定 USB 設備相聯(lián)系的一串相關通道。 主機上的一個客戶擁有一個給定的設備接口。客戶初始化該接口，為接口中的每個通道設定使用策略，其中包括設定一次 I/O 請求的最大數(shù)據(jù)量，和通道的最大服務間隙(servile interval)。服務間隙是以毫秒計的，它反應了在同步傳輸模式下每兩次傳輸?shù)拈g隙，同時它反映了在中斷傳輸模式下輪詢間隙。當一個特定的請求處理完成以后，客戶被喚醒。客戶通過管理每一個 I/O 請求包的大小以維持它的任務循環(huán) (duty cycle)和延遲限制 (latency)。其它的使用策略信息包括客戶的通知信息等。 客戶為傳輸事務提供數(shù) 據(jù)緩沖區(qū)。 USB系統(tǒng)根據(jù)客戶的使用策略信息決定額外的工作緩沖區(qū)大小。 客戶視它的數(shù)據(jù)為一個連續(xù)的串行數(shù)據(jù)流。客戶以類似于其它總線的數(shù)據(jù)流管理方式管理這種數(shù)據(jù)流。在內部， USB系統(tǒng)可能根據(jù)自己的策略及主機控制器的限制將單個請求分割成多個在 USB 上傳輸?shù)恼埱?。但是?USB 系統(tǒng)決定進行請求的分割的時候，必須要考慮到以下兩點： 將數(shù)據(jù)流分割成更小的塊操作對客戶是不可見的。 USB樣本 (Samples)在總線傳輸時是不被分割的。 當客戶想傳輸數(shù)據(jù)的時候，它將 I/O 請求包發(fā)送給 USBD。同時，客戶將根據(jù)傳輸?shù)姆较蛱峁┮粋€空或滿的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。當請求完成 (或是順利完成，或是出現(xiàn)了錯誤 )I/O請求包及狀態(tài)都將返回給客戶。如果有必要的話， IRPS中將包括每次事務的狀態(tài)。 普通數(shù)據(jù)定義 (Common Data Definition) 為了使客戶最直接的從它的設備處取得結果，有必要使客戶與設備之間傳輸過程中的數(shù)據(jù)拷貝及處理降至最少。為了便于上述的實現(xiàn)， I/O請求包中的控制信息被標準化，以使得不同的層能直接訪問到客戶提供的控制信息。數(shù)據(jù)的具體格式與操作系統(tǒng)上 USBDI 的具體實 現(xiàn)有類。有些數(shù)據(jù)成份可能對客戶來請是不可見的，但是在客戶提出請求的時候生成。 下面的數(shù)據(jù)成份定義了一次請求的相關信息。 與該請求有關的通道標識。通道的標識信息同樣也包括了傳輸模式的信息。 特定客戶的通知標志碼。 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的位置及長度 請求的結束狀態(tài)，包括總的狀態(tài)及每次事務的結束狀態(tài) 工作緩沖區(qū)的位置及長度。這與其實現(xiàn)系統(tǒng)有關。 客戶與 USBD 之間交互請求的機制是由操作系統(tǒng)定義的。除了上面講到的一個 IRPS 必須包含的請求信息外，還必須對請求的 處理作出一些要求。這些基本的處理要求在第 5 章有描述，讀者可以參考。另外， USD提供一套機制以指定一組同步 I/O傳輸請求的首次傳輸事務出現(xiàn)在同一幀內。 USBD 還提供了一套機制以指定一組不可被中斷的廠商定義的或有關設備類的請求到標準通道。沒有其它的請求可以插入到該組非中斷請求的執(zhí)行流中。如果一組中間的某些請求出現(xiàn)了錯誤，整的該組請求都被中止。 主機控制器驅動器 HCD 是主機控制器硬件的抽象，同時也是對主機控制器所見的數(shù)據(jù)傳輸?shù)某橄蟆?HCDI應符合下列條件： 提供一個抽象的主機控制器 硬件。 提供主機控制器在 USB上傳輸數(shù)據(jù)過程的抽象。 提供主機控制器為給定設備分配 (或不分配 )必需的資源過程的抽象。 根據(jù)一般集線器的定義提供根集線器。這包括支持集線器驅動程序與根集線器的直接交互。具體的說，雖然一個根集線器是用硬件及軟件共同實現(xiàn)的，它最初響應缺省的設備地址 (從客戶的觀點 )，返回描述符信息，支持設備地址集，并且支持其它的集成器類型的請求。然而考慮到可能將主機控制器與根集線器集成在一起，所以，在對根集線器進行訪問的時候可能并不需要經過總線。 HCD提供軟件界面 HCDI（ HCD INTERFACE）以實現(xiàn)必要的抽象。 HCD的功能是進行抽象、隱藏主機控制器的硬件細節(jié)。在主機控制器之下是物理的 USB及所有與之連接的 USB設備。 HCD是 USB軟件中的最下一層。 HCD只有一個客戶： USB驅動器 (USBD)。 USBD將客戶的請求映射到相關的 HCD。一個給定的主機控制器驅動器可能管理很多的主機控制器。 客戶不能直接訪問 HCDI，所以 HCDI的具體實現(xiàn)細節(jié)將不在下面作具體的討論。 USBD USBD 提供了供操作系統(tǒng)組件特別是設備驅動程序訪問設備的一組接 口。這些操作系統(tǒng)組件只能通過 USBD來訪問 USB。 USBD的具體實現(xiàn)基于不同的操作系統(tǒng)。下面的討論將以 USBD的實現(xiàn)系統(tǒng)所必須提供的基本功能為中心展開。對于在具體某一特定的操作系統(tǒng)環(huán)境下的USBD細節(jié)請參考相關的操作系統(tǒng)手冊。一個 USBD可以訪問一個或多個 HCD，而一個 HCD可能與一個或多個主機控制器相連。某些操作系統(tǒng)可能允許對 USBD的初始化進行一些設置。從客戶的觀點來看，與客戶進行通信的 USBD管理著所有連接著的 USB設備。 USB 概況 USBD的客戶直接命令設備或