KolibriOSでのUSBサポート：内部には何がありますか？ パート4：チャネルサポートレベル

ホストコントローラーとのやり取りのレベルに関する話は2つの 記事に分かれていますが、詳細については舞台裏に残っています 。興味のある読者は、 ソースから直接確認できることを願っています 。 チャネルのサポートレベルははるかに単純で、主に、必要なホストコントローラーを使用して、ブロックを含むアクションの望ましいシーケンスに、より高いレベルのAPI呼び出しを変換するという事実によって占められています。

チャンネル開設

pipe.incコードでusb_open_pipeと呼ばれるAPIのUSBOpenPipe



関数は、指定されたチャネル特性とデバイス特性が記録される「親」チャネルによって新しいチャネルを開きます。 これを行うために、彼女は：

• コントローラー固有の関数usb_hardware_func.AllocPipe
  
  
  
  呼び出すことにより、チャネルを記述し、コントローラー固有の境界に合わせた*hci_pipe+usb_pipe
  
  
  
  構造体のペアを選択します。
• コントローラ固有の関数usb_hardware_func.AllocTD
  
  
  
  呼び出すことにより、空の転送記述子を記述し、コントローラ固有の境界に合わせて構造体のペア*hci_gtd+usb_gtd
  
  
  
  を選択します。
• ポインターを埋めます：チャネル構造で、コントローラー構造へのポインターと、「親」チャネルからのすべてのチャネルに共通のデバイスデータへのポインターをコピーします。 チャネル構造と空の記述子の構造の間で、ポインタの往復を埋めます。 空の記述子の構造により、二重記述子のチャネルリストの唯一の要素になります。
• ミューテックスを初期化します。これにより、このチャネルでのすべての操作が保護されます。 USBコントローラーからのイベントのすべての処理はUSBストリームで行われますが、APIへのアクセスについても同じことが言えません。USBフラッシュドライブからファイルを読み取るアプリケーションは、アプリケーションストリームのコンテキストでキューで転送を開始します。 新しい転送が古い転送の完了を処理するUSB​​ストリームに干渉しないように、このミューテックスが必要です。
• デバイスのチャネルセットのミューテックスをキャプチャし、デバイスがまだ切断されていないことを確認します。
• コントローラーに対してグローバルなミューテックスによって保護されているusb_hardware_func.InitPipe
  
  
  
  のコントローラー固有の初期化をusb_hardware_func.InitPipe
  
  
  
  ます。
• デバイスチャネルセットに新しいチャネルを追加し、チャネルセットミューテックスを解放します。
• ステップの1つが失敗した場合、前のすべてのステップをロールバックします。 コントローラー固有の初期化をロールバックすることは最も難しいため、最後の段階で行われ、その後エラーは発生しません。

最後のアクションを使用したコントローラー固有の初期化により、対応するリストに新しいチャネルが追加されます。 制御チャネルとデータ配列のチャネルの場合、リストは1つだけですが、割り込みチャネルの場合は、いくつかのオプションのいずれかを選択する必要があります。



これがscheduler.incの出番です。 彼は、割り込みチャネルのリストの1つを選択するだけでなく、新しいチャネルに「十分なスペースがある」ことを確認します。 定期送信用のFullSpeedバスのすべてのフレームで、90％を超える時間を使用することはできず、HighSpeedバスの各マイクロフレーム-80％を超える時間を使用することはできません。



ここで、何らかの理由で状況に応じて動作するUSB​​実装を作成する場合、スケジューラを大幅に節約できることに注意してください。 このシリーズの記事で説明されている他のすべてを何らかの方法で実装する必要がありますが、大きな負荷がない場合は、各フレーム/マイクロフレームで処理されるフルツリーではなく、割り込みチャネルの1つのリストだけで管理できます。 実装をそれほど複雑にしない、少し経済的なスキームは、1、2、4、8、16、32フレームの各処理間隔に対して1つのチャネルリストです。 ホストコントローラーごとに大量のトラフィックを持つ複数のデバイスを同時に処理する必要はありませんが、このアプローチは本格的なスケジューラーに決して劣りません。 FullSpeedデバイスの2つ以上のアイソクロナスチャネルまたはHighSpeedデバイスの3つ以上のアイソクロナスチャネルがある特定の構成では、単純な回路が壊れますが、そのような特定の条件で実装を実行する人はいないでしょうか？



どこでも常に動作するはずのUSB実装を作成している場合は、スケジューラーも作成する必要があります。

トランザクション時間の見積もり

ホストコントローラーは、トランザクションのこれらすべての詳細の実装を隠します。これを計画するには、トランザクションにかかる時間を知るだけで十分です。 時間は、トランザクションのタイプ、トランザクションの方向、およびデバイスの速度によって異なります。

• 割り込み読み取りトランザクションは、デバイスへのトークンを含むパケット、デバイスからの応答を待機するパケット、デバイスからのデータを含むパケット、受信パケットの後の一時停止、デバイスへのフィードバックを含むパケット、送信パケットの後の一時停止で構成されます。
  • 高速バス：​​最初のパケットで68ビット、736待機ビット、2番目のパケットで40+（7/6）* 8 *（データサイズ+ 3）ビット、8ビットの一時停止、最後のパケットで49ビット、さらに88ビットの一時停止-合計989 + 8 *（7/6）*（データサイズ+ 3）ビット最大。
  • FullSpeedバス：最初のパケットで39ビット、18ビットの待機、（401/400）*（11+（7/6）* 8 *（データサイズ+ 3））ビットで2番目のパケット、2ビットの一時停止、20ビットで最後のパケット、さらに2ビットの休止-合計93 + 2807/300 *（データサイズ+ 3）ビット最大。
  • LowSpeed-bus：最初のパケットに対するプリアンブルの16 FSビット、およびハブの応答に対する4 FSビット、最初のパケットの8 * 39 FSビット、8 * 18 FSビットの待機、（406/50）*（11+（7 / 6）* 8 *（データサイズ+ 3））2番目のパケットのFSビット、8 * 2 FSポーズビット、最後のパケットへのプリアンブルの16 FSビット、およびハブの応答への4 FSビット、8 * 20 FS-最後のパケットのビット、さらに8 * 2の一時停止ビット-合計778 + 5684/75 *（データサイズ+ 3）FSビット最大。
• 割り込み書き込みトランザクションは、デバイスへのトークンを含むパケット、送信されたパケットの後の一時停止、デバイスへのデータを含むパケット、デバイスからの応答を待機するパケット、デバイスからのフィードバックを含むパケット、受信パケットの後の一時停止で構成されます。 読みとの違いは、用語の順序をカウントせず、送信の方向のみです。
  • 高速バス：​​同じ989 + 8 *（7/6）*（データサイズ+ 3）ビット最大。
  • FullSpeedバス：401/400乗算器は、データパケットからフィードバックパケットに「移動」し、合計で合計93 + 28/3 *（データサイズ+ 3）ビット。
  • LowSpeedバス：2つのデータおよびフィードバックパケットの406/50と8つの乗算器が交換され、合計で778 + 224/3 *（データサイズ+ 3）FSビットが最大になります。
• アイソクロナス読み取りトランザクションは、デバイスへのトークンを含むパケット、デバイスからの応答を待つパケット、デバイスからのデータを含むパケット、受信したパケットの後の一時停止で構成されます
  • 高速バス：​​最初のパケットの68ビット、待機の736ビット、2番目のパケットの40+（7/6）* 8 *（データサイズ+ 3）ビット、8ビットの一時停止-合計852 + 8 *（7/6）* （データサイズ+ 3）ビット最大。
  • FullSpeedバス：最初のパケットに39ビット、18ビットの待機、2番目のパケットに（401/400）*（11+（7/6）* 8 *（データサイズ+ 3））ビット、2つのポーズビット-合計71 + 2807/300 *（データサイズ+ 3）ビット最大。
  • LowSpeedバスでは、アイソクロナストランザクションは仕様で許可されていません。
• アイソクロナス書き込みトランザクションは、デバイスへのトークンを含むパケット、送信されたパケットの後の一時停止、デバイスへのデータを含むパケット、送信されたパケットの後の別の一時停止で構成されます。
  • 高速バス：​​最初のパケットで68ビット、88ビットの一時停止、40 +（7/6）* 8 *（データサイズ+ 3）ビットの2番目のパケット、さらに88ビットの一時停止-合計284 + 8 *（7/6） *（データサイズ+ 3）ビット最大。
  • FullSpeedバス：最初のパケットに39ビット、2つのポーズビット、2つ目のパケットに11+（7/6）* 8 *（データサイズ+ 3）ビット、さらに2つのポーズビット-合計54 + 8 *（7/6） *（データサイズ+ 3）ビット最大。
  • LowSpeedバスでは、アイソクロナストランザクションは仕様で許可されていません。

スプリットトランザクションには、2つのバス上の3つのタイプの「基本」トランザクションが含まれます。ホストとTT間の高速バスでの開始スプリットトランザクション、TTとデバイス間のFullSpeed / LowSpeedバスでの通常トランザクション、ホストとTT間の高速バスでの完全スプリットトランザクションTT。 中間のトランザクション時間は、TTによって導入され、TTを備えたハブのハンドルに記述されている追加の一時停止によってのみ、TTのない同じトランザクションの時間と異なります。 Start-SplitおよびComplete-Splitトランザクションは、SYNC + EOPをカウントせずに、特別な4バイトのSPLITパッケージで始まります。

• 読み取り割り込みトランザクションとアイソクロナス読み取りトランザクションを分割します。 Start-Splitトランザクションは、SPLITパケット、送信パケット後の一時停止、トークン付きパケット、送信パケット後の一時停止-合計321ビットで構成されます。 Complete-Splitトランザクションは、SPLITパケット、送信パケット後の一時停止、トークン付きパケット、デバイスからの応答を待機中、データパケット、受信パケット後の一時停止-合計1017 + 8 *（7/6）*（データサイズ+ 3）ビットで構成されます。
• 割り込み書き込みトランザクションを分割します。 Start-Splitトランザクションは、SPLITパケット、送信パケット後の一時停止、トークン付きパケット、送信パケット後の一時停止、データパケット、送信パケット後の一時停止-合計449 + 8 *（7/6）*（データサイズ+ 3）ビットで構成されます。 Complete-Splitトランザクションは、SPLITパケット、送信パケット後の一時停止、トークン付きパケット、デバイス応答の待機、フィードバックパケット、受信パケット後の一時停止-合計1026ビットで構成されます。
• アイソクロナス書き込みトランザクションを分割します。 Start-Splitトランザクションの構造は、割り込み書き込みトランザクションの場合と同じ、449 + 8 *（7/6）*（データサイズ+ 3）ビットです。 トランザクション完了-スプリットがありません。

プランナー

1つのフレームのFullSpeed / LowSpeedバスでは、1つのチャネルに1つのトランザクションしか存在できません。複数のトランザクションからの転送は複数のフレームに分割されます。 HighSpeedバスでは、マイクロフレームあたりのトランザクションの最大数は3に達する可能性があり、最大トランザクションサイズとともにチャネルの特性の1つです。



チャネルが開かれると、スケジューラは、チャネルを使用する最悪のケースに基づいて、チャネルの背後のフレームの90％/マイクロフレームの80％の部分を予約する必要があります-最長トランザクションの最大数を想定します。 トランザクション期間は前のセクションで説明されています。 すべてが他のチャネルによってすでに取得されているという事実のためにチャネルの一部を予約できない場合、スケジューラはエラーを返す必要があります。 ドライバーがエラーを検出すると、たとえば、デバイスとのネゴシエーションを試みて、何かによるトラフィックを減らしたり、そのような状況では作業が不可能であることを（制御プログラムを介して）ユーザーに通知したりします。



分割トランザクションは複雑さを増します。 まず、2本のタイヤの記録を予約して保管する必要があります。 次に、マイクロフレームがFullSpeed / LowSpeedバスに表示されます。ホストからTTへのStart-SplitトランザクションがマイクロフレームNに到着すると、TTはこのトランザクションをマイクロフレームN + 1でのみ開始し、その結果をトランザクションComplete-Splitで早めに返しますマイクロフレームN + 2。 第3に、最悪の場合のすべての定期トランザクションのフレームの最大90％が残っていますが、FS / LSバスの計画は、ビット挿入のための7/6乗数なしの楽観的な推定から行う必要があります。スプリットトランザクションパイプライン処理とバッファ管理は「この格付けをベストケースバジェット」と呼びます-これにより、1つの定期トランザクションが計算されたトランザクションよりも早く完了し、次の定期トランザクションが開始されない可能性があるため、FS / LSバスがアイドルになる可能性が減少次のマイクロフレームよりも早く、彼女のために、e Start-Splitトランザクションデータがまだ到着しておらず、現在のマイクロフレームの残りの部分で次の非周期的なトランザクションに十分な時間がありません。 最後に、ホストはトランザクションがいつ終了するかを認識せず、結果を保存するためのTTバッファーはゴムではないため、Complete-Splitトランザクションは、トランザクションを完了できるマイクロフレームに続く各マイクロフレームに1つずつ、数回スケジュールする必要があります。 特定の要件は同じセクション11.18で表明されます：割り込みトランザクションの一部として、マイクロフレームNで始まる予算、マイクロフレームN-1で1つの開始分割トランザクション、マイクロフレームN + 1、N + 2で3つの完全分割トランザクションをスケジュールする必要があります、N + 3。 アイソクロナス読み取りトランザクションは、予算内で複数のマイクロフレームN、...、Lを占有できるという点でのみ異なります。そのため、N + 1からL + 3までのマイクロフレームで完全分割トランザクションを計画する必要があります。 アイソクロナストランザクションでは、Complete-Splitトランザクションは提供されませんが、複数のStart-Splitトランザクションが存在する可能性があります。FSバス上の1つのマイクロフレームに収まる188バイト未満であり、さらにデータがある場合、188の制限を持つ複数のStart-Splitトランザクションに分割されます1つのトランザクションのバイト数。



KolibriOSスケジューラーは、「各フレーム/マイクロフレームにX以上の空き時間があります」というフレーズで、数Xができるだけ大きくなるように、異なるフレーム/マイクロフレームで予約された部分の最も均等な分散を達成しようとしています。 各フレーム/マイクロフレームへの注意が必要なチャネルが後で表示される場合、予約を成功させるには大きなX値が必要です。 表示されない場合は、非周期的な送信に時間が役立ちます。



最初に、スケジューラーは、ホストコントローラーがチャネルをポーリングする実際の間隔を選択します。 これはタスクの簡単な部分です：番号1、2、4、8、16、32から最大値を選択し、指定された値以下にします。 . USB1 8 . 8 : , 8k+0, ..., , 8k+7. 32 ; 8k+0 4 0,8,16,24, . , , , 24, , 32k+24, 16k+8, 8k+0, 4k+0, 2k+0, . 0,8,16,24, 8k+0. , , 8k+1, ..., 8k+7. — , , , , . , , 90% , .



HighSpeed- USB2 USB1 : 8 ; , , , .



USB2 , . , , . FS- . , . , HS-, Start-Split Complete-Split .

USBClosePipe



API, usb_close_pipe



pipe.inc, . , « », usb_close_pipe_nolock



, USB-, .



- usb_device_disconnected



, , , usb_close_pipe_nolock



, , , . USB- , , .



usb_close_pipe_nolock



:

• (, );
• , , « » ( — );
• ;
• ;
• - usb_hardware_func.UnlinkPipe
  
  
  
  , , scheduler.inc .

- , , - usb_pipe_closed



, :

• , callback- « » ;
• « » , , ;
• « » , , ;
• , DeviceDisconnected
  
  
  
  , , , , , , , , , .

, USBNormalTransferAsync



API, usb_normal_transfer_async



pipe.inc, : , , , - usb_hardware_func.AllocTransfer



, , , usb_hardware_func.InsertTransfer



.

, , USBControlTransferAsync



API, usb_control_async



pipe.inc, USBNormalTransferAsync



.



- usb_hardware_func.AllocTransfer



, . . , — Toggle. USB « » , - . : Toggle=0, Toggle=1 . Toggle , .

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