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基于DWC2的USB驅(qū)動開發(fā)-PING協(xié)議詳解 (qq.com)

一. 前言

這里先介紹下PING協(xié)議的背景和原理，我們不一上來就介紹PING包格式和協(xié)議，因為只有知其然知其所以然才能加深理解，任何事務(wù)都是有其出現(xiàn)的歷史背景的，不會憑空而生，所以理解背后產(chǎn)生的背景和原理很重要。

全/低速的批量/控制傳輸OUT事務(wù)，如果設(shè)備沒有就緒，則可以NAK表示端點不接受數(shù)據(jù)，主機(jī)可以稍后重發(fā)。以上過程存在一個問題，就是OUT數(shù)據(jù)之后設(shè)備NAK，OUT數(shù)據(jù)這部分時間會占用總線，如果設(shè)備一直未就緒一直NAK，主機(jī)一直重發(fā)將會大量占用總線。

高速設(shè)備旨在提高傳輸帶寬，所以對這種帶寬的浪費是不能容忍的，必須優(yōu)化。

優(yōu)化的思想其實很樸素，既然重發(fā)浪費帶寬，那么就先“問一下”，先“問一下”設(shè)備準(zhǔn)備好了沒，只有收到設(shè)備回復(fù)準(zhǔn)備好了再發(fā)數(shù)據(jù)，這樣“問一下”這句話很短占用帶寬不多，浪費較少。這個問一下就對應(yīng)的PING包。

只在高速設(shè)備才支持PING，且只有控制傳輸和批量傳輸支持，且都是針對OUT。

控制傳輸OUT(數(shù)據(jù)和狀態(tài)階段，SETUP階段不支持PING)

批量傳輸OUT的數(shù)據(jù)階段。

二.PING包格式

Ping包的ID為0100B,和令牌包格式一樣

如下是一個實例

三.PING協(xié)議過程和實例

Ping的響應(yīng)是硬件做的，因為設(shè)備需要接收主機(jī)連續(xù)的PING，如果軟件處理會來不及。

那么硬件怎么知道回主機(jī)的PING包回ACK還是NAK呢，這就是看軟件有沒有配置好DMA并設(shè)置CTL寄存器的EPena置位，如果軟件已經(jīng)配置好了則硬件回ACK，并自動接收后面的OUT數(shù)據(jù)，并通過DMA搬運到用戶空間，反之則NAK。

過程如下:

1.主機(jī)OUT數(shù)據(jù)，設(shè)備返回了NAK

2.主機(jī)收到NAK，知道設(shè)備沒就緒，于是發(fā)PING

3.設(shè)備收到PING之后如果還未就緒則NAK，否則則ACK

4.主機(jī)按照描述符中的bInterval時間間隔重新發(fā)PING，直到設(shè)備ACK，設(shè)備ACK后發(fā)數(shù)據(jù)。

5.設(shè)備收到主機(jī)OUT的數(shù)據(jù)如果還可以繼續(xù)接收后面的數(shù)據(jù)則ACK，否則則發(fā)NYET。注意雖然前面PING設(shè)備ACK了，這里設(shè)備還是有可能NAK。

6. 主機(jī)如果收到設(shè)備的ACK則繼續(xù)發(fā)后面的數(shù)據(jù)，如果收到NYET則表示本次OUT數(shù)據(jù)成功,但是設(shè)備不能接收后續(xù)數(shù)據(jù)，發(fā)后面的數(shù)據(jù)前重復(fù)上面的PING過程，如果主機(jī)收到NAK則說明本次數(shù)據(jù)設(shè)備沒有接收，需要重新PING然后重發(fā)本次數(shù)據(jù)。

總結(jié)一下就是對于OUT數(shù)據(jù)設(shè)備可能有三種響應(yīng)

ACK:本次接收了，還可以繼續(xù)接收后面的。

NYET:本次接收了，不能繼續(xù)接收。

NAK:本次未接收。

上述說明的設(shè)備對PING ACK了，但是對后面的數(shù)據(jù)OUT又NAK了的情況，是不正常的現(xiàn)象，設(shè)備都告訴主機(jī)準(zhǔn)備好了，后面又沒有接收數(shù)據(jù)。

高速的批量/控制端點在其端點描述符中需要指定其最大NAK速率。每個bInterval 時間間隔內(nèi)，端點最多允許NAK一次。如果端點的描述符bInterval為0則表示端點從不會NAK。

如果在數(shù)據(jù)階段之后發(fā)生超時，主機(jī)必須返回到PING階段。轉(zhuǎn)回PING狀態(tài)不會影響事務(wù)數(shù)據(jù)階段的data toggle 狀態(tài)。

以下是一個實例過程

(1)主機(jī)OUT數(shù)據(jù)，設(shè)備NAK了，表示設(shè)備不能接收

(2)主機(jī)看到設(shè)備NAK，不能接收,于是進(jìn)入PING狀態(tài)。注意上面主機(jī)不會一上來就PING，因為這個時候還不知道設(shè)備能不能接收，所以先不管三七二十一發(fā)一把再說，萬一設(shè)備能接受呢。只有主機(jī)確認(rèn)設(shè)備不能接收，即設(shè)備NAK之后才會進(jìn)入PING狀態(tài)。

(3)設(shè)備一直NAK則主機(jī)一直PING

(4)設(shè)備終于ACK了主機(jī)的PING，表示可以接收數(shù)據(jù)了。

這里的ACK是設(shè)備的硬件做的，所以在此之前設(shè)備的軟件配置好了DMA并置位了DOEP的CTL寄存器的EPena位。

(5)主機(jī)OUT數(shù)據(jù)，設(shè)備也接受了，回了ACK，至此數(shù)據(jù)的OUT階段總算成功了。

第(5)步設(shè)備實際還有可能回NAK，表示未接收，回NYET表示本包接收但是不能接收下一包。

四. 總結(jié)

以上介紹了高速數(shù)據(jù)階段的PING協(xié)議，了解了過程和背景，對于驅(qū)動開發(fā)人員尤其要了解哪些是硬件做的，哪些是軟件做的，分別在什么階段什么時機(jī)做。

審核編輯：湯梓紅