【正文】 B 設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝唬臼聞?wù)傳輸由一系列特定格式的信息包組成，一般而言，一次事務(wù)傳輸分為三個(gè)階段：令牌階段，數(shù)據(jù)階段和握手階段。 信息包是 USB 數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钚挝唬?USB 信息包分為：令牌包，數(shù)據(jù)包，握手包等信息包， 在一次典型的 USB 通信過程中，主機(jī)首先發(fā)送 令牌包以表明本次 USB 傳輸?shù)哪康牡刂?，令牌包中一般會包?USB 設(shè)備地址和端點(diǎn)地址。 USB 規(guī)范了四種基本的傳輸模式： a) 控制傳輸：主要用于在設(shè)備連接時(shí)對設(shè)備進(jìn)行枚舉以及其他因設(shè)備而已的特定 操作 b) 中斷傳輸：用于對延遲要求嚴(yán)格、小量數(shù)據(jù)的可靠傳輸，如鍵盤、游戲手柄等。 d) 同步傳輸：用于對可靠性要求不高的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，如攝像頭、 USB 音響等。 b) 主機(jī)向 HUB 查詢該 PORT 的狀態(tài)，得知有設(shè)備連接，并知道了該設(shè)備的基本特性。 e) HUB 執(zhí)行 PORT 復(fù)位操作，復(fù)位完成后該 PORT 就使能了。主機(jī)可以通過 0地址與其通訊。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 8 頁 共 47 頁 g) 主機(jī)再次向 HUB 發(fā)送請求，復(fù)位該 PORT。 i) 主機(jī)通過新地址向設(shè)備發(fā)送 get_device_descriptor 標(biāo)準(zhǔn)請求，獲取設(shè)備的描述符。 k) 根據(jù)配置信息，主機(jī)選擇合適配置，通過 set_configuration 請求對設(shè)備 進(jìn)行配置。 由于課題中 MCU是 USB 主機(jī)，以上簡單的介紹了 USB 總線中的基本概念和設(shè)備枚舉過程，對這些過程的了解能夠?qū)筮吚斫夂鸵浦?USBHOST 協(xié)議棧起到積極作用。 在主機(jī)模式下，此模塊旨在用作嵌入式主機(jī)，因此并未實(shí)現(xiàn) UHCI 或 OHCI 控制器。 USB DMA 控制器在RAM 和 SIE 的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)之間傳輸數(shù)據(jù)。寄存器接口使 CPU 可以配置模塊并與模塊進(jìn)行通信。 USB 主機(jī)層是 Microchip 公司提供的主機(jī)棧，是整個(gè) USB 軟件協(xié)議的最低成和核心，負(fù)責(zé) PIC32USB 外設(shè)的直接控制 ，同時(shí)對上層的 USB 事務(wù)直接控制； USB客戶機(jī)驅(qū)動程序?qū)邮轻槍τ谔囟ǖ?USB 外設(shè)的軟件層，比如 U盤， USBSerial 線 ， USB網(wǎng)卡 等設(shè)備，它們具體的 USB 事務(wù)傳輸時(shí)不同的，但它們都可以利用同一 USB 主機(jī)層軟件， 應(yīng)用程序?qū)?利用下面兩層提供的 API 和一些服務(wù)程序 進(jìn)行操作，是用戶實(shí)現(xiàn)的具體功能 。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 9 頁 共 47 頁 應(yīng) 用 程 序U S B 客 戶機(jī) 驅(qū) 動程 序U S B 客 戶機(jī) 驅(qū) 動程 序U S B 客 戶機(jī) 驅(qū) 動程 序U S B 主 機(jī) 層 圖 USBHOST協(xié)議棧總體框圖 a) 應(yīng)用程序?qū)? 應(yīng)用程序?qū)邮菍?shí)現(xiàn)設(shè)備期望行為所必需的固件。在 WIFI 控制系統(tǒng)中， 協(xié)議棧作為應(yīng)用程序?qū)樱梢灾苯诱{(diào)用 USB主機(jī)層的 API 進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的傳輸。 USB 客戶機(jī)驅(qū)動程序使嵌入式主機(jī)的應(yīng)用固件能夠控制與主機(jī)相連的 USB 外部設(shè)備的單個(gè)功能?？蛻魴C(jī)驅(qū)動程序應(yīng)該以一種抽象的方式對功能建模，從而讓主機(jī)應(yīng)用不需要了解設(shè)備的工作細(xì)節(jié)。 c) USB 主機(jī)層 主機(jī)層是 USB 的抽象，提供下列服務(wù)：進(jìn)行設(shè)備標(biāo)識，進(jìn)行設(shè)備枚舉，管理客戶機(jī)驅(qū)動程序，提供與 USB 外部設(shè)備進(jìn)行通信的簡單接口 。然后，主機(jī)層將檢查 TPL 來判斷是否支持該設(shè)備。 USBHostTasks() 此函數(shù)執(zhí)行 主機(jī)任務(wù)的各種操作，它必須被 在一定時(shí)間內(nèi)輪詢執(zhí)行，主要實(shí)現(xiàn)的功能是 USB 設(shè)備的枚舉，但并不執(zhí)行 USB 數(shù) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 10 頁 共 47 頁 據(jù)傳輸功能。以下為重要的 API 傳輸控制函數(shù)： a) USBHostRead() 此函數(shù)初始化一次 IN 事務(wù)傳輸 ，注意僅僅為為初始化，真正的 read事務(wù)傳輸開始是在 USB 中斷進(jìn)行的，因?yàn)榇藭r(shí) USB 外設(shè)有可能正在進(jìn)行 USB 信息包的傳輸，所以不能立即開始，此函數(shù)僅僅 在端點(diǎn)描述符鏈表中查找指定的端點(diǎn)并設(shè)置其狀態(tài)為需要 USB事務(wù)傳輸。 c) USBHostTransferIsComplete() 此函數(shù)判斷指定端點(diǎn)的 USB 事務(wù)傳輸是否結(jié)束，并將端點(diǎn)狀態(tài)返回。 此外， USB 外設(shè) 中斷處理程序 也是主機(jī)棧重要的組成部分 ，此部分處理 USB 外設(shè)發(fā)生的所有中斷，基本的事務(wù)傳輸也是在中斷處理程序中控制的。 中斷類型由如下幾種：1. USB 設(shè)備 連接中斷。 (當(dāng)一次 USB 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后觸發(fā) )。 移植總結(jié) 針對于 RT73 模塊的 USB 主機(jī)棧的移植主要有以下要點(diǎn)： a) 增加針對 RT73 模塊的 USB客戶驅(qū)動程序初始化函數(shù)和時(shí)間處理函數(shù)，并將函數(shù)指針加入 CLIENT_DRIVER_TABLE，這樣一旦 RT73 模塊連接到 USB 外設(shè)， USB 主機(jī)棧就會調(diào)用相應(yīng)的初始化函數(shù)，當(dāng)有 USB事件發(fā)生時(shí)，會調(diào)用相應(yīng)的時(shí)間處理函數(shù)。 c) 將 的事件處理函數(shù)標(biāo)利用宏定義 define USB_HOST_APP_EVENT_HANDLER 標(biāo)識到 USB 主機(jī)棧中，當(dāng) RT73 連接后，會調(diào)用 層的事件處理函數(shù)，此時(shí) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 11 頁 共 47 頁 層會進(jìn)行一些初始化操作。 RT73 WIFI 無線網(wǎng)卡驅(qū)動的編寫 本節(jié)主要介紹 RT73 無線模塊的驅(qū)動程序，由于 RT2571 主控芯片的詳細(xì)芯片 資料 沒有公開，所以此部分的驅(qū)動程序主要來自于 linux 驅(qū)動程序的精簡和改寫， 為了完成驅(qū)動程序的編寫，需要完成三項(xiàng)主要工作：一是對 規(guī)范的了解和學(xué)習(xí)；二是完成對 RT73 無線網(wǎng)卡 linux 驅(qū)動程序的分析和理解，明確 RT73 無線網(wǎng)卡的工作流程 ；三是完成 對 RT73 無線 網(wǎng)卡 linux 驅(qū)動的裁剪和改寫。 是其中的成員之一。 RT73無線網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)了 物理層和 MAC 層，通過 USB 總線提交數(shù)據(jù)是已經(jīng)處理好的數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀的幀頭包括 RT73 無線網(wǎng)卡的控制信息和 協(xié)議幀頭， 所以 幀的格式是了解的重點(diǎn)。在 IBSS 中，工作站之間可以直接通信，一般是為了特定的目的而組成的臨時(shí)性的網(wǎng)絡(luò)；一類是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)，這是 一種最常用的組網(wǎng)方式，在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)里，工作站必須先與接入點(diǎn)建立關(guān)聯(lián)，才能取得網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，也就是說，各工作之間是由接入點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)而建立通信的 ，無線接入點(diǎn)是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)的核心。 b) 媒介訪問控制層 標(biāo)準(zhǔn)以無線媒介在工作站之間傳遞幀，為了使多個(gè)工作站能在同一信 道上同時(shí)進(jìn)行無線通信，盡量減少數(shù)據(jù)的傳輸碰撞和重試發(fā)送，防止各站點(diǎn)無序地爭用信道，無線局域網(wǎng)中采用了與以太網(wǎng) CSMA/CD 相類似的 CSMA/CA(載波監(jiān)聽多路訪問 /沖突避免 )協(xié)議?？紤]到成本問題， 芯片組廠家一般采用的是虛擬載波監(jiān)聽技術(shù)，虛擬載波 監(jiān)聽使用網(wǎng)絡(luò)分配 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 12 頁 共 47 頁 矢量 (Network Allocation Vector,簡稱 NAV )實(shí)現(xiàn)。 c) 層幀結(jié)構(gòu) D u r a t i o n / I D A d d r e s s 1 A d d r e s s 2 A d d r e s s 3S e q u e n c e C o n t r o lA d d r e s s 4F r a m eB o d yF C SF r a m e C o n t r o lT y p e = d a t a S u b t y p eT o D sM o r e F r a g R e t r y P w r M g m t M o r e D a t aP r o t e c t e d F r a m eP r o t o c o lF r o m D so r d e r 圖 以下詳述各字段的含義： 1) Frame Control 字段 此字段為幀控制字段， 2個(gè)字節(jié)，這個(gè)字段包含了一些幀收發(fā)時(shí)候的控制信息。在大多數(shù)情況下，該字段被用來設(shè)定 NAV。這些地址有如下不同的類型： a) 基本服務(wù)集標(biāo)識 (BSSID) b) 來源地址（ SA:發(fā) 送數(shù)據(jù)包的 MAC 實(shí)體的地址） c) 目的地址（ DA:數(shù)據(jù)報(bào)的最終地址） d) 接收地址（ RA:接收幀的 AP 地址） e) 發(fā)送地址（ TA：發(fā)送幀的 AP 地址） 在 Frame Control 中的 ToDs 和 FromDs 的 位域標(biāo)識了地址字段的具體含義，如表 ： 表 ToDs， FromDs功能表 功能 ToDs FromDs Address1 Address2 Address3 Address4 IBSS 0 0 DA SA BSSID N/A ToAP 1 0 BSSID SA DA N/A FromAP 0 1 DA BSSID SA N/A WDS 1 1 RA TA DA SA 注： 幀字段一般包括三個(gè)地址段， WDS 只是在有 WDS 擴(kuò)展功能的 AP 上使用， DA， 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 13 頁 共 47 頁 代表目的地址； SA，代表源地址。 5) Frame Body 字段 此部分為幀主體，該字段內(nèi)容封裝的是上層的數(shù)據(jù)單元，長度從 02312 個(gè)字節(jié)，從此可以看 出， 最大幀長度為 2346 個(gè)字節(jié)。 d) 幀的分類 幀主要有三種類型，分別為數(shù)據(jù)幀，控制幀和管理幀。 1) 數(shù)據(jù)幀 數(shù)據(jù)幀負(fù)責(zé)最主要的數(shù)據(jù)傳送工作，負(fù)責(zé)將上層協(xié)議放置在幀主體中加以傳遞 。 3) 管理幀 管理幀負(fù)責(zé)在工作站和 AP 之間建立初始的通信，提供認(rèn)證和連接服務(wù)，包括了連接請求 /響應(yīng)、輪詢請求 /響應(yīng)、 Beacon 幀等。定期傳送的信標(biāo)可讓移動式工作站得知該網(wǎng)絡(luò)的存在， 從而調(diào)整加入該網(wǎng)絡(luò)所必需的參數(shù) 。 IBSS 網(wǎng)絡(luò)中，工作站輪流送出 Beacon 幀 。 c) Probe Response 幀 ： 若 Probe Request 幀探查的網(wǎng)絡(luò)與之兼容，該網(wǎng)絡(luò)就會回復(fù) Probe Response 幀給予響應(yīng) 。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 14 頁 共 47 頁 e) Association Request 幀 ： 一旦工作站找到兼容網(wǎng)絡(luò)并且通過身份驗(yàn)證，便會發(fā)送 Association Request（關(guān)聯(lián)請求） 幀以試圖加入網(wǎng)絡(luò)。 g) Association Response 幀與 Reassociation Response 幀 :當(dāng)工作站試圖連接接入點(diǎn)時(shí)，接入點(diǎn)會回復(fù)一個(gè) Association Response 幀或 Reassociation Response 幀，響應(yīng)過程中，接入點(diǎn)會指定一個(gè) Association ID（關(guān)聯(lián)標(biāo)識符）。 d) 規(guī)范定義了一系列的管理操作用來實(shí)現(xiàn)對無線網(wǎng)絡(luò)的管理，基本上管理操作就是無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在幕后進(jìn)行的所有操作，由此，無線網(wǎng)絡(luò)在連接感覺上就和其他類型的網(wǎng)絡(luò)沒什么兩樣。 掃描過程中會用到的幾個(gè)參數(shù) ： a) BSSType：指定網(wǎng)絡(luò)屬于 IBSS、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或是同時(shí)搜索兩者 b) BSSID：工作站可以掃描所要加入的特定網(wǎng)絡(luò)，也可 掃描允許它加入的所有網(wǎng)絡(luò) c) SSID：原來指定某個(gè) ESS 的位字符串，這些字符串通常被設(shè)定為人們易于識別的網(wǎng)絡(luò)名稱 。這里所謂的“低級 ”是指比較初步的身份驗(yàn)證， 規(guī)范定義了如下幾種 “低級” 身份驗(yàn)證方法： a) 開放系統(tǒng)身份驗(yàn)證 ，這種驗(yàn)證方案是 要求必備的 唯一方法，開放系統(tǒng)身份驗(yàn)證， 僅僅是一種一問一答的握手過程， 所以只是一種網(wǎng)絡(luò)身份的初步表明。無線接入點(diǎn)收到此管理幀后，發(fā)出同類型的管理幀， 回應(yīng)身份驗(yàn)證的請求。 3) 關(guān)聯(lián)操作 一旦完成身份驗(yàn)證，工作站就可以跟接入點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以便獲得網(wǎng)絡(luò)的完全訪問權(quán) 。 和身份驗(yàn)證一樣，關(guān)聯(lián)操作是由移動式工作站發(fā)起的。 然后接入點(diǎn)隨后會對關(guān)聯(lián)請求進(jìn)行處理，最后 接入點(diǎn)開始為移動工作站處理幀數(shù)據(jù)。代碼 分析 的重點(diǎn) 在于網(wǎng)卡的初始化過程和 TCP/IP 數(shù)據(jù)包 的 封裝和 通過 USB 的發(fā)送 過程 。模塊一般 由module_init 作為入口， module_exit 作為出口。 功 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 16 頁 共 47 頁 能函數(shù)也會被內(nèi)核識別。 當(dāng) RT73 模塊連接后，內(nèi)核會調(diào)用響應(yīng)的 usb_rtusb_probe 函數(shù)來完成網(wǎng)卡的探測和初始化。 / / 設(shè) 備 打 開u s b _ r t u s b _ c l o s e 。 / / 網(wǎng) 絡(luò) 包 發(fā) 送r t 7 3 _ g e t _ e t h e r _ s t a t s 。 / / 網(wǎng) 卡 設(shè) 備 操 作R T 7 3 U S B 端 點(diǎn) 檢 測注 冊 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 p A d n e t _ d e v初 始 化 R T 7 3 無 線 網(wǎng) 卡調(diào) 用 u s b _ r t u s b _ i n i t _ d e v i c e 函 數(shù)結(jié) 束 圖 probe函數(shù)流程圖 VID