USB固件編程學(xué)習(xí)

?

　　USB固件編程之一：固件編程的工作內(nèi)容

　　USB固件編程可以用以下語(yǔ)句來(lái)精練地進(jìn)行描述：

　　Device的固件編程，要搞定的是那幾個(gè)端點(diǎn)。端點(diǎn)多少和配置情況受所用的Device芯片決定，具體可以看芯片資料。芯片一般提供一個(gè)中斷信號(hào)，與單片機(jī)接口時(shí)，只要端點(diǎn)接受到數(shù)據(jù)，或發(fā)送數(shù)據(jù)成功后，便后產(chǎn)生中斷，在固件里面，只要對(duì)些中斷進(jìn)行響應(yīng)即可。當(dāng)Device接收到數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理(端點(diǎn)0遵守標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式，其他端點(diǎn)受端點(diǎn)類型的不同，有不同的數(shù)據(jù)格式)，一般來(lái)說(shuō)，這些數(shù)據(jù)是主機(jī)對(duì)設(shè)備發(fā)出的請(qǐng)求，設(shè)備只要響應(yīng)主機(jī)的這些請(qǐng)求即可。Device芯片發(fā)送完數(shù)據(jù)后也會(huì)產(chǎn)生中斷，這個(gè)中斷信號(hào)告訴與之接口的單片機(jī)，可以繼續(xù)發(fā)送后續(xù)的數(shù)據(jù)。USB固件，好比一個(gè)有“妻管炎”的男人，而主機(jī)，則好是一個(gè)女管家。一般來(lái)說(shuō)，主機(jī)讓干啥就干啥，所以，USB固件程序的結(jié)構(gòu)一般是基于中斷處理的。平時(shí)，主程序做完必要的初始化工作后，就什么事也不做了，等待USB中斷的產(chǎn)生，中斷產(chǎn)生后，根據(jù)中斷狀態(tài)對(duì)相應(yīng)的端點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)，或是向相應(yīng)的端點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。這一點(diǎn)是USB通訊協(xié)議的主-從模式先天決定的。但讓人不可思議的是，這還有點(diǎn)象是母系氏族時(shí)期，因?yàn)?，一個(gè)USB總線上，只能有一個(gè)主機(jī)，可以有多個(gè)設(shè)備，整個(gè)USB總線上通訊的協(xié)議和處理，發(fā)起與中止，基本上是主機(jī)控制的。因此，固件編程中，只要滿足了主機(jī)的要求，就萬(wàn)事大吉了，可以確保自己的氏族中的應(yīng)有地位

　　U盤(pán)固件編程之二:固件編程的幾個(gè)主要部分

　　在整個(gè)U盤(pán)固件中,程序從功能模塊上分成兩個(gè)部分:USB協(xié)議的處理和對(duì)Flash的讀寫(xiě).USB協(xié)議的處理又分成兩個(gè)方面.

　　一是端點(diǎn)0的配置過(guò)程.所有USB設(shè)備在插入U(xiǎn)SB端口時(shí)，主機(jī)都通過(guò)地址0與設(shè)備的端口0進(jìn)行通訊。在這個(gè)過(guò)程中,主機(jī)發(fā)出一系列得到描述符的請(qǐng)求,通過(guò)這些請(qǐng)求,主機(jī)得到所有感興趣的設(shè)備的描述符,從而知道設(shè)備的情況,然后通過(guò)Set Address為設(shè)備設(shè)置一個(gè)唯一的地址,配置過(guò)程完成以后,主機(jī)就通過(guò)為設(shè)備所設(shè)定的地址與設(shè)備通訊,而不再是使用默認(rèn)地址0.配置地址后,可能還要獲取一次描述符,然后設(shè)置配置(Set Configuration)，之后便完成了對(duì)新插入U(xiǎn)SB總線的設(shè)備的配置過(guò)程。

　　二是其他端點(diǎn)的數(shù)據(jù)通訊過(guò)程。在配置階段中，主機(jī)已經(jīng)知道了設(shè)備的端點(diǎn)的使用情況，以后，便可以通過(guò)這些端點(diǎn)來(lái)進(jìn)行特定傳輸方式的通訊了。對(duì)于U盤(pán)來(lái)說(shuō)，有兩種傳輸方式，BULK ONLY和CBI方式，一般使用Bulk Only較多。這種傳輸方式要使用特定的Bulk端點(diǎn)，然后還要為其選擇一種命令集。比如UFI或SCSI，因?yàn)锽ulk端點(diǎn)的數(shù)據(jù)沒(méi)有特定的數(shù)據(jù)格式，因此，需要使用某種命令集，來(lái)約定所傳數(shù)據(jù)的格式。對(duì)于U盤(pán)固件編程來(lái)講，就是要處理BULK端點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)通訊。除了對(duì)各個(gè)相關(guān)的端點(diǎn)的USB協(xié)議的處理，剩下的就是FLASH的讀寫(xiě)問(wèn)題。這里存在兩個(gè)層面的問(wèn)題。

　　一是解決Flash讀寫(xiě)的問(wèn)題，就是說(shuō)你使用的Flash，先要實(shí)現(xiàn)成功的讀寫(xiě)和擦除，這部分內(nèi)容，是比較成熟的，一般都使用三星公司出的K9FXX08系列的，有16M(2808)，32M(5608)，64M(1208)，138M(1G08)。它們的封裝一致，只需要軟件編程中稍做修改，便可以進(jìn)行適應(yīng)于另一種容量的存儲(chǔ)器。

　　第二個(gè)層面的問(wèn)題，就是在U盤(pán)通訊過(guò)程中的問(wèn)題了。NAND型的Flash有個(gè)特點(diǎn)，不可隨機(jī)存取，擦除操作一次對(duì)16K的內(nèi)容進(jìn)行。所以，在U盤(pán)響應(yīng)過(guò)程中，不可避免要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。如果你的U盤(pán)方案中有較寬裕的RAM(超過(guò)16K)，這個(gè)問(wèn)題變得簡(jiǎn)單，只需要開(kāi)一個(gè)16K的數(shù)組，把數(shù)據(jù)存到這16K中，最后再寫(xiě)入Flash即可。否則，在緩沖上面是要花一些功夫的。最基本的思路是用Flash的另外一個(gè)Block做緩沖空間。但這種方式會(huì)引發(fā)下列問(wèn)題：1、速度;2、Flash的那個(gè)用來(lái)做緩存的塊將比別的塊使用頻度大幅上升，磨損最嚴(yán)重，最先壞，這影響整個(gè)Flash的壽命。在實(shí)際處理中，引入了一系列的折中方案，比如，對(duì)Write命令所寫(xiě)的Block號(hào)進(jìn)行判斷，如果是整個(gè)的數(shù)據(jù)Block，則直接擦除原有內(nèi)容，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入。再如，對(duì)于非整個(gè)Block的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖，而對(duì)于整個(gè)Block的讀寫(xiě)，不緩沖直接寫(xiě)入。再就是對(duì)于前面文件分配表、目錄項(xiàng)所在的Block進(jìn)行緩沖，等等。經(jīng)過(guò)這些處理，可以盡可能地提高Write的速度。