[发明专利]一种软件实现usb主机控制器方法、系统及存储介质

说明书

本发明公开了一种软件实现usb主机控制器方法，包括：根据usb主机层分配的usb主机端点模型结构体建立urb的管理链表；建立主机控制器端点的模型结构体，将usb主机端点与usb外接设备的端点进行绑定，以实现usb底层和从机设备之间的数据通信传输；建立主机控制器的模型结构体；通过主机控制器端点的模型结构体和主机控制器的模型结构体对主机控制器端点进行管理。本发明采用软件实现usb主机控制器方法，不需要硬件设计，可以节省芯片设计的成本和减小芯片面积，降低芯片生产成本，还可以兼容usb不同版本主机控制器接口，应用比较灵活，能够实现更高的usb传输速度。

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，特别是涉及一种软件实现usb主机控制器的方法、系统及存储介质。

背景技术

目前市场上的嵌入式SOC(system on chip)芯片中一般都有通用的usb外设，而usb host主机控制器模块就是其中一种，可以控制调度和管理usb上层应用传输事务请求。一般usb主机控制器模块和usb底层通讯模块构成一个完整的usb主机通讯设备。可以应用于外接标准usb slave从设备产品通讯，比如：外接u盘、移动硬盘、usb摄像头、鼠标和usbwifi模组等等。目前usb主机控制器主要的实现方法大多是遵循usb主机标准协议usb1.1、usb2.0和usb3.0，由芯片硬件设计OHCI(open host controller interface)/EHCI(enhanced host controller interface)/XHCI(extensible host controllerinterface)等IP模块实现主机控制器功能，因此其存在以下几个问题：

(1)硬件设计OHCI/EHCI/XHCI是遵循usb普通版本协议的主机控制器接口，因此不同版本之间的硬件兼容性不好，灵活性也不够；OHCI支持usb1.1的主控制器接口标准；而EHCI满足usb2.0的主控制器标准接口；而XHCI满足最新的usb3.0标准的。

(2)由于SOC芯片通常USB主控制器接口一般采用硬件实现，相应的SOC芯片中需要对应的硬件IP(intellectual property)模块，不仅占用芯片的面积，而且该硬件ip模块购买价格也比较贵，增加了芯片设计生产成本；

(3)以EHCI硬件主机控制器为例，其USB事务传输处理是通过主机控制器的硬件异步调度器和周期调度器轮流调度查询异步调度链表或者同步周期链表上的每个qh(queuehead)节点来进行调度传输的，所以传输的实时性不高；

(4)每个usb上层传输请求称为一个urb(usb request block)，每个urb请求都有一个传输数据长度（transfer_buffer_length）大小，例如在通常的EHCI控制器中是将每个urb的传输数据长度（transfer_buffer_length）按照4k的大小划分成一个个长度为4k的QTD(queue element transfer descriptor)的小包单元传输的，每个urb被划分的qtd连接成一个双向链表来，连接到对应端点的qh队列头链表中来处理，但是通常ehci硬件主机控制器每次只调度一个qh队列头下的qtd执行，因此执行传输的效率不高；

(5)而且通用的ehci硬件控制器使用双链表管理，一个硬件控制器管理的链表和一个软件管理的链表，硬件控制器完成一个qtd传输后要将该次执行的状态回写到软件链表qtd的节点中，软件删除释放qtd节点都要及时通知ehci硬件控制器刷新管理链表，因此整个传输流程执行效率不高。

(6)另外还需要使用一个Timer定时器定时查询硬件主机控制器的调度链表中的qtd完成状态，处理已经完成的qtd数据和管理硬件链表上的qtd节点的资源释放等等。因此整个硬件主机控制器的应用过程比较复杂，也会增加SOC系统资源的消耗。