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基于DWC2的USB驅(qū)動(dòng)開發(fā)-0x05 DWC2 USB2.0 IP 寄存器介紹 (qq.com)

前言

驅(qū)動(dòng)的編寫無(wú)非就是寄存器的配置,所以我們先要對(duì)控制器的寄存器現(xiàn)有一個(gè)整體的概覽，知道有哪些寄存器，配置某個(gè)功能要操作哪些寄存器，寄存器的整體組織架構(gòu)，等等?，F(xiàn)有了整體了解后面具體莫格模塊和功能的配置式就可以找到地方，然后參考具體的寄存器的描述進(jìn)行配置。

概覽

前面DWC_otg_core架構(gòu)部分,已經(jīng)介紹了控制和狀態(tài)寄存器CSR的一些內(nèi)容。從架構(gòu)的角度看CSR塊位于AHB時(shí)鐘域,但是有兩個(gè)特殊的，一個(gè)是電源和時(shí)鐘門控寄存器PCGCCTL和控制器中斷寄存器GINTSTS的b[31:29],這些寄存器位位于BIU從模塊中，在斷電模式下依然處于活動(dòng)狀態(tài)。為什么這兩個(gè)不一樣呢? 因?yàn)橐M(jìn)行低功耗管理，要對(duì)AHB和PHY以及RAM的時(shí)鐘進(jìn)行門控即可關(guān)閉和打開，如果位于AHB時(shí)鐘域那么關(guān)閉AHB時(shí)鐘域時(shí)這個(gè)寄存器本身也就斷電了，也就沒(méi)辦法退出斷電模式了，所以這個(gè)寄存器必須位于AHB時(shí)鐘域以外。GINTSTS的b[31:29] WkUpInt SessReqInt DisConnInt也是類似的原因。

站在USB控制器的角度，對(duì)應(yīng)的是AHB從接口，即外部CPU通過(guò)AHB主和控制器的AHB從通訊，讀寫控制器的CSR寄存器，注意控制器本身也是要寫CSR的狀態(tài)和中斷相關(guān)的寄存器的，因?yàn)橐O(shè)置中斷標(biāo)志各種狀態(tài)等，同時(shí)也要讀CSR因?yàn)橐鶕?jù)寄存器中的配置決定自己的行為。那么就存在CPU和控制器都同時(shí)去寫某些寄存器的可能，主要是中斷相關(guān)的，比如控制器要置位某個(gè)中斷位，而軟件要去清除某個(gè)中斷位，此時(shí)控制器的寫是優(yōu)先的，即控制在寫時(shí)軟件的寫會(huì)忽略掉，這么做的原因是避免丟失中斷事件。

另外注意所有寄存器都是32位訪問(wèn)的，哪怕寄存器本身只需要一個(gè)字節(jié)。由于中斷位的設(shè)置和清零分別是控制器和軟件通過(guò)AHB接口去訪問(wèn)的，可能同時(shí)寫，所以硬件上做了處理，不同中斷位的寫是完全獨(dú)立的，控制器和AHB接口可以同時(shí)寫不同的中斷位，這是硬件保證的，而不是我們通常的讀-修改-寫的實(shí)現(xiàn)方式就是出于該考慮。如果是寫同樣的中斷位呢，那就是上面說(shuō)的控制器優(yōu)先忽略AHB的寫。

為了節(jié)省空間，HSOT和DEVICE模式的寄存器是共用物理空間的，因?yàn)橥粫r(shí)間要不是主機(jī)模式要不是設(shè)備模式。另外有些寄存器要根據(jù)配置決定是否實(shí)現(xiàn)，比如如果只有兩個(gè)端點(diǎn)，那么其他端點(diǎn)相關(guān)寄存器就沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，但是空間還是占用的，這樣是為了方便代碼兼容，也就是寄存器的偏移地址都是固定的，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的的就空著。未實(shí)現(xiàn)的寄存器寫忽略讀返回值不確定。這里注意只有全局控制, 電源和時(shí)鐘門控, Data FIFO 訪問(wèn),和 Host Port 寄存器是主機(jī)和設(shè)備都可以訪問(wèn)的，其他是模式相關(guān)的寄存器。如果主機(jī)模式去寫設(shè)備相關(guān)的寄存器(反之亦然)則會(huì)產(chǎn)生GINTSTS.ModeMis事件，該為置位，如果使能了對(duì)應(yīng)中斷還會(huì)產(chǎn)生中斷，寫會(huì)忽略讀返回值不確定。

如果切換了模式則需要重新編程所有相關(guān)寄存器，就好比上電復(fù)位之后的狀態(tài)一樣。

CSR存儲(chǔ)映射

CSR的地址映射是固定的，不隨著配置改變而改變，即每一個(gè)寄存器的偏移是固定的，前面已經(jīng)解釋過(guò)了原因。主機(jī)和設(shè)備模式寄存器占用不同的地址。

整個(gè)寄存器的空間如下所示

閱讀寄存器有一些經(jīng)驗(yàn)，

G開頭的代表全局控制寄存器

H開頭的代表主機(jī)相關(guān)寄存器

D開頭的代表設(shè)備相關(guān)寄存器

這樣一眼就可以看到寄存器大概是和什么相關(guān)的。

Controller Global CSRs (1 KB)部分:主機(jī)和設(shè)備模式都可以訪問(wèn)

Host Mode CSRs (1 KB):進(jìn)入主機(jī)模式需要配置的寄存器

Device Mode CSRs (1.5 KB):進(jìn)入設(shè)備模式需要配置的寄存器

Power and Clock Gating CSRs (0.5 KB):實(shí)際只有一個(gè)寄存器，電源和門控配置，主機(jī)和設(shè)備模式都可以訪問(wèn)。

Device EP x/Host Channel x FIFO (4 KB):這些寄存器在主機(jī)和設(shè)備模式下都可用，用于在給定方向上讀取或?qū)懭胩囟ǘ它c(diǎn)或通道的FIFO空間。在主機(jī)通道IN端點(diǎn)則FIFO只讀，OUT端點(diǎn)則FIFO只寫，在設(shè)備IN端點(diǎn)則FIFO只寫，OUT端點(diǎn)則FIFO只讀，注意這里的IN和OUT是符合USB規(guī)范的IN和OUT即都是針對(duì)主機(jī)而言的。

Direct Access to Data FIFO RAM for Debugging (128 KB):直接訪問(wèn)該空間可以查看RAM中數(shù)據(jù)用于調(diào)試使用。

中斷相關(guān)寄存器架構(gòu)

中斷相關(guān)寄存器非常重要，可以說(shuō)USB的驅(qū)動(dòng)就是基于中斷的驅(qū)動(dòng)，所有流都是中斷去驅(qū)動(dòng)的，當(dāng)然也有所謂的基于事件的驅(qū)動(dòng)比如uC-USB實(shí)際也是在中斷服務(wù)函數(shù)中發(fā)送信號(hào)量或者事件，在某個(gè)線程中或者主循環(huán)中去處理事件，本質(zhì)還是一樣的，還是基于中斷的。中斷中根據(jù)狀態(tài)決定下一步要做什么。

對(duì)應(yīng)中斷狀態(tài)寄存器GINTSTS，中斷是一個(gè)分層的結(jié)構(gòu)，即總分的形式，先整體有總的中斷狀態(tài)，比如是設(shè)備IN還是OUT端點(diǎn)中斷，是主機(jī)Port還是通道相關(guān)中斷，是OTG的中斷，還是內(nèi)核相關(guān)的中斷。比如如果知道是設(shè)別IN或者OUT中斷則往下走一層看是DAINT是哪一個(gè)IN端點(diǎn)或者哪一個(gè)OUT端點(diǎn)的中斷，找到了然后再往下走一層查看具體的DIEPINTi或者DOEPINTi已確認(rèn)更詳細(xì)的中斷信息。

還有就是編程上需要注意使能中斷時(shí)一定要先清除中斷標(biāo)志再使能中斷，避免一使能中斷標(biāo)志就是置位的馬上就產(chǎn)生中斷，這也是驅(qū)動(dòng)開發(fā)的常識(shí)。

中斷架構(gòu)還支持多處理器模式，即可以將中斷信號(hào)分發(fā)到不同的處理器，以配合多處理器系統(tǒng)使用。支持多處理器中斷模式時(shí)就是多了包含EACH字樣的寄存器，供各自處理器使用對(duì)應(yīng)的中斷寄存器。

中斷的處理如下，即和上面提到的層次結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)

1. 先看GINGSTS總中斷狀態(tài)，處理全局的中斷
2. 然后看主機(jī)或者設(shè)備通道或者端點(diǎn)相關(guān)中斷狀態(tài) 比如看DAINT
3. 最后看具體是哪一個(gè)端點(diǎn)或者通道比如看DIEPINTi,DOEPINTi。

主要使用的寄存器

這里先對(duì)一些高頻使用的寄存器做簡(jiǎn)單介紹，介紹其對(duì)應(yīng)的功能，詳細(xì)的可以再參考具體的寄存器描述。這樣先從整體有一個(gè)了解。

寄存器描述

閱讀寄存器要注意下寄存器的屬性

寄存器組織

寄存器按塊組織

DWC_otg_map/DWC_otg_intreg

所有寄存器如下

可以看到就是分為G開頭，H開頭和D開頭的。

總結(jié)

本文對(duì)控制器的寄存器有了一個(gè)整體上的概覽，先了解各大概，了解寄存器的組織結(jié)構(gòu)，大致了解一下常用的寄存器。后面編程時(shí)再一個(gè)個(gè)對(duì)照每一個(gè)寄存器的描述去編寫代碼。