USB固件编程学习

 

　　USB固件编程之一：固件编程的工作内容

　　USB固件编程可以用以下语句来精练地进行描述：

　　Device的固件编程，要搞定的是那几个端点。端点多少和配置情况受所用的Device芯片决定，具体可以看芯片资料。芯片一般提供一个中断信号，与单片机接口时，只要端点接受到数据，或发送数据成功后，便后产生中断，在固件里面，只要对些中断进行响应即可。当Device接收到数据时，对这些数据进行分析处理(端点0遵守标准的数据格式，其他端点受端点类型的不同，有不同的数据格式)，一般来说，这些数据是主机对设备发出的请求，设备只要响应主机的这些请求即可。Device芯片发送完数据后也会产生中断，这个中断信号告诉与之接口的单片机，可以继续发送后续的数据。USB固件，好比一个有“妻管炎”的男人，而主机，则好是一个女管家。一般来说，主机让干啥就干啥，所以，USB固件程序的结构一般是基于中断处理的。平时，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中断的产生，中断产生后，根据中断状态对相应的端点读取数据，或是向相应的端点发送数据。这一点是USB通讯协议的主-从模式先天决定的。但让人不可思议的是，这还有点象是母系氏族时期，因为，一个USB总线上，只能有一个主机，可以有多个设备，整个USB总线上通讯的协议和处理，发起与中止，基本上是主机控制的。因此，固件编程中，只要满足了主机的要求，就万事大吉了，可以确保自己的氏族中的应有地位

　　U盘固件编程之二:固件编程的几个主要部分

　　在整个U盘固件中,程序从功能模块上分成两个部分:USB协议的处理和对Flash的读写.USB协议的处理又分成两个方面.

　　一是端点0的配置过程.所有USB设备在插入USB端口时，主机都通过地址0与设备的端口0进行通讯。在这个过程中,主机发出一系列得到描述符的请求,通过这些请求,主机得到所有感兴趣的设备的描述符,从而知道设备的情况,然后通过Set Address为设备设置一个唯一的地址,配置过程完成以后,主机就通过为设备所设定的地址与设备通讯,而不再是使用默认地址0.配置地址后,可能还要获取一次描述符,然后设置配置(Set Configuration)，之后便完成了对新插入USB总线的设备的配置过程。

　　二是其他端点的数据通讯过程。在配置阶段中，主机已经知道了设备的端点的使用情况，以后，便可以通过这些端点来进行特定传输方式的通讯了。对于U盘来说，有两种传输方式，BULK ONLY和CBI方式，一般使用Bulk Only较多。这种传输方式要使用特定的Bulk端点，然后还要为其选择一种命令集。比如UFI或SCSI，因为Bulk端点的数据没有特定的数据格式，因此，需要使用某种命令集，来约定所传数据的格式。对于U盘固件编程来讲，就是要处理BULK端点的各种数据通讯。除了对各个相关的端点的USB协议的处理，剩下的就是FLASH的读写问题。这里存在两个层面的问题。

　　一是解决Flash读写的问题，就是说你使用的Flash，先要实现成功的读写和擦除，这部分内容，是比较成熟的，一般都使用三星公司出的K9FXX08系列的，有16M(2808)，32M(5608)，64M(1208)，138M(1G08)。它们的封装一致，只需要软件编程中稍做修改，便可以进行适应于另一种容量的存储器。

　　第二个层面的问题，就是在U盘通讯过程中的问题了。NAND型的Flash有个特点，不可随机存取，擦除操作一次对16K的内容进行。所以，在U盘响应过程中，不可避免要对数据进行缓存。如果你的U盘方案中有较宽裕的RAM(超过16K)，这个问题变得简单，只需要开一个16K的数组，把数据存到这16K中，最后再写入Flash即可。否则，在缓冲上面是要花一些功夫的。最基本的思路是用Flash的另外一个Block做缓冲空间。但这种方式会引发下列问题：1、速度;2、Flash的那个用来做缓存的块将比别的块使用频度大幅上升，磨损最严重，最先坏，这影响整个Flash的寿命。在实际处理中，引入了一系列的折中方案，比如，对Write命令所写的Block号进行判断，如果是整个的数据Block，则直接擦除原有内容，将数据写入。再如，对于非整个Block的数据进行缓冲，而对于整个Block的读写，不缓冲直接写入。再就是对于前面文件分配表、目录项所在的Block进行缓冲，等等。经过这些处理，可以尽可能地提高Write的速度。