【图片】【笔记】最近在做一个项目，想知道怎么用c工作的可以看看【c语言吧】

项目过程中记录了点东西，贴点内容上来就当连载吧。有兴趣么可以看看~~
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因为公司最近要在原有产品上加上WIFI功能，经过对市面上现有WIFI模块的了解，大概有USB-WIFI、UART-WIFI、SDIO-WIFI、SPI-WIFI等类型。其中USB-WIFI模块不包含TCP/IP协议栈，需要主板上运行嵌有协议栈的OS，而公司的主板暂时没有移植OS的打算，并且移植TCP/IP协议栈难度较大，同时后面几种的传输速度不能满足公司产品的需求，因此在经过筛选后选中了NOS-WIFI方案（无需OS，内嵌TCP/IP协议栈）。
在经过与提供商的沟通后了解到，对方设备作为一个USB Device与主板的OTG接口连接，主板的USB OTG作为Host与模块进行通讯。因此，最近的工作内容就是学习usb host的工作方式及编码。因为之前公司是做网络芯片的，对USB底层知识几乎一无所知，所以基本是从0开始∑( °△ °|||)︴。
大概查阅了下USB相关协议，顿时吓尿，太特么庞大了，全吃完估计要好久好久，因此决定先大概了解一下工作原理步骤，这里推荐一本《Linux那些事儿之我是USB》，结合协议和源码看起来会事半功倍~~~

USB是一种串行接口协议，它靠d+,d-两条数据线构成的差分线来进行数据传输，那么问题来了，它到底和我们通常熟悉的两线rs232有何区别。了解这种区别有助于对usb作一个深入的了解。那么来复习一下rs232的数据是如何传送的。

在idle时，即无数据传送时，数据线处于高电平，等到有数据开始传送，发送方首先拉低数据线（start)，表示数据传输开始，接受端也因为这个“start”信号开始准备接受即将到来的数据，类似一次握手，随后，在两者之间的数据传送开始，结束后主方再次拉高数据线，表示结束传输，自此两者重新进入Idle状态，等待下一轮传送开始。
而USB的传输帧如下图：

由USB协议得知，差分数据线上可能出现的四个状态：
Data J state:D+=1，D-=0；
Data K state:D+=0，D-=1；
SE0：D+=D-=0;
SE1：D+=D-=1;
因此上图可表示为：

对于USB全速模式来说，idle状态将处于Data Jstate，se0表示一帧结束。跟RS232很像，在无数据传输时，它们都处于Idle状态，当要开始传输数据时，先发一个sync(同步信号，rs232为start,usb为一sync字节）信号进行“握手”，而后开始传输，当传输要结束时，发一个stop信号（usb为一个se0状态表示要结束传输），最后又进入idle态等待新的传输。不同在于usb是按packet进行传输的，就是说它传输的最小单位是packet，而rs232是按字节传送的，也即它的最小传送单位是字节。既然是按pakcet传送，那么就可以灵活的定义数据的传送格式，传送方式，从而可以适应各种各样的串行设备！

现在有个问题，当我把USB设备狠狠插进OTG接口后，主板怎么能够找到并认识这个设备类，总得知道是被谁插的吧Orz。。。看协议先了解一些东东：
USB采用轮询的广播机制传输数据，所有的传输都由主机发起，任何时刻整个USB体系内仅允许一个数据包的传输，即不同物理传输线上看到的数据包都是同一被广播的数据包。
USB采用“令牌包”-“数据包”-“握手包”的传输机制，在令牌包中指定数据包去向或者来源的设备地址和端点（Endpoint），从而保证了只有一个设备对被广播的数据包/令牌包作出响应。握手包表示了传输的成功与否。
数据包：USB总线上数据传输的最小单位，包括SYNC、数据及EOP三个部分。其中数据的格式针对不同的包有不同的格式。但都以8位的PID开始。PID指定了数据包的类型（共
16种）。令牌包即指PID为IN/OUT/SETUP的包。
端点（Endpoint）：是USB设备中的可以进行数据收发的最小单元，支持单向或者双向的数据传输。设备支持端点的数量是有限制的，除默认端点外低速设备最多支持2组端点（2个输入，2个输出），高速和全速设备最多支持15组端点。
管道（Pipe）是主机和设备端点之间数据传输的模型，共有两种类型的管道：无格式的流管道（Stream Pipe）和有格式的信息管道（Message Pipe）。任何USB设备一旦上电就存在一个信息管道，即默认的控制管道默认的控制管道默认的控制管道，USB主机通过该管道来获取设备的描述、配置、状态，并对设备进行配置。
下面是关键的了！！！
USB设备连接到HOST时，HOST必须通过默认的控制管道对其进行枚举，完成获得其设备描述、进行地址分配、获得其配置描述、进行配置等操作方可正常使用。USB设备的即插即用特性即依赖于此。
枚举：是USB体系中一个很重要的活动，由一系列标准请求组成（若设备属于某个子类，还包含该子类定义的特殊请求）。通过枚举HOST可以获得设备的基本描述信息，如支持的USB版本、PID、VID、设备分类（Class）、供电方式、最大消耗电流、配置数量、各种类型端点的数量及传输能力（最大包长度）。HOST根据PID和VID加载设备驱动程序，并对设备进行合适的配置。只有经过枚举的设备才能正常使用。对于总线供电设备，在枚举完成前最多可从总线获取100mA的电流。

骚嘠，原来是枚举啊！那么为了认出被谁插了，就得了解一下枚举的过程！
呃，等下！前面那么多文字一行代码都没，还是先来结合代码看点枚举前需要了解的东西吧。。。先来看看通讯过程中需要的一些数据结构！！！
队列首部（QH）
QH的主要目的是用来定义已分配地址的具体端点的特性。这意味着在大多数情况下一个已分配地址的设备端点对应对应一个QH。QHs是32字节对齐的。

上图是一个简化的QH数据结构图，其中和SPLIT事务、同步传输以及大量传输（传输需求超过一个缓冲区）相关的字段被移除了或者设为了静态值。这是一种EHCI规范中定义的QH数据结构的简化形式。
队列首部平行链接指针（偏移：0x00）
QH的第一个长字包含了一个链接指针指向下一个待处理的数据对象，该对象在本队列中的所有要求的处理都完成之后处理。

控制位定义如上表所示。该指针可能指向一个队列首部或者一个同步传输描述符。在这里它总是指向下一个QH。
端点特性（偏移：0x04）

QH的第二个长字详细说明了端点的静态信息。这些信息在端点的生命周期中不改变。这些字段由USB主机的软件协议栈在QH建立时设置，并且决不被主机控制器硬件所修改。
端点性能（偏移：0x08）

QH的第三个长字指明了和SPLIT事务相关的一些参数，因此该长字的大部分总是设为相同的值。
（指向）当前qTD指针（偏移：0x0C）
该长字是当前被处理的qTD的地址。主机控制器在读入qTD时写该字段。当创建一个新QH时，软件不需要初始化该长字。
qTD覆盖区域（overlay area）（偏移：0x10-0x2C）
这个区域的八个长字是当前正在被处理或上次处理的有用的 qTD 的拷贝。当一次传输在进行时，控制器将增加的状态信息写入到 qTD 覆盖区域。传输完成后，结果被写回到原有的qTD区域（当前qTD指针所指向的地址）。
这些值在主机拷贝进当前qTD 时进行初始化。因此，不需要软件初始化这些字段。唯一例外的是指向下一个qTD的指针字段，该字段需要在创建一新QH时软件进行初始设置，该字段应被设为该端点要处理的第一个 qTD 的地址（利用T标志位清零表明以一有效的指针），控制器用该地址去访问该端点qTD链表的起始。

根据上列定义完成队列头的结构体（上面只是大概介绍，协议里面很详细）：

艾玛，终于看见代码了！！！

前面提到了队列元素传输描述符（qTD），那么根据协议完成qTD的结构

补上：
qTD 定义了控制、批量、中断传输的实际数据活动。qTD 被当作一个单链表处理。QH中的下一qTD指针（next qTD pointer）要被初始化为链表中的第一个qTD的地址。第一个qTD处理完成后，控制器使用第一个qTD中的next qTD pointer去查找第二个qTD，就此重复直到一个qTD的next qTD pointer字段无效为止。QTD一定要个32字节的边界对齐。（怎么样，学过数据结构的童鞋是不是眼熟了！）
总结一下：
端点就好比一个门，数据的传输就是一个门到另一个门的过程，而QH就是用来定义这些门的一些特性，比如从我家门出去的包裹最大多大啊，速度多快啊，把包裹送到哪个门啊等等，并且其中包含了一个qTD的地址，可以想象成就是实际包裹中内容的首地址，也就是说qTD是挂载在QH中哒~
首次运行一个qh时需要把第一个要执行的qTD挂在qh的transer Overlay的next下，控制器会首先从这里查看是否有满足条件的qTD传输，如果有copy到current中，执行，当执行完毕后将刚执行完毕的qTD的next以及刚才qTD的执行结果、状态回写到ranser Overlay
区域，这时控制器查看刚回写到transer Overlay中的next qTD是否满足条件，如果满足走刚才的流程，不满足执行条件，不再执行。判断是否满足执行条件肯定发生在上一个传输完成之后。