VxWorks操作系统下的USB摄像头驱动总结

发表于： 2022-12-31 分类于： BSP

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本文分享了VxWorks下USB摄像头驱动总结

VxWorks驱动开发步骤：

声明设备struct，必须包含DEV_HDR，例如：

typedef struct {
    DEV_HDR myDevHdr;
    BOOL bIsAvailable;
    int iUserCount;
    char *pBuf[];
} MY_DEV;

定义全局变量int myDrvNum; /* 设备号 */

MY_DEV myDev;

声明设备操作函数（创建、打开、读/写等）;

声明中断处理函数；

myDrvNum = iosDrvInstall(myDevCreate, myDevRemove, myDevOpen, myDevClose, myDevRead, myDevWrite, myDevIoctl);    /* 创建驱动 */
intConnect(intvec, myIntHandler, 0);    /* 连接中断 */
status = iosDevAdd(&myDev, "my device", myDrvNum);    /* 创建设备描述符结构 */

/* 完成相关函数 */

VxWorsk下USB协议栈

(USBD Client Module)<->(USB Host Driver)<->(USB Host Controller Driver)<->(USB Host Controller)，共四层。

最下层是硬件，有两种主机控制器，OHCI（微软）和UHCI（Intel），相应的驱动分别在usbHcdOhciLib.c和usbHcdUhciLib.c中定义。

USB Host Driver（USBD）是客户驱动和HCD之间的中介，接受客户发送来命令，发送给HCD，HCD在驱动硬件接受。

数据发送路线及格式：客户驱动(USB_IRP包)->USBD(URB包)->HCD(HRB包)。

USBD入口函数usbdCoreEntry(pURB_HEADER pUrb)，所有请求函数都先进入此函数，根据pUrb->function的值调用相应函数。

一个用户设置interface例子：

(用户)usbdInterfaceSet()->(USBD)生成URB_INTERFACE_GET_SET结构的变量Urb，结构中第一个变量是URB_HEADER，调用urbExecBlock(&Urb.header)->usbdCoreEntry(pUrb)->(USBD)由于pUrb->function=USBD_FNC_INTERFACE_SET，调用fncInterfaceSet(pUrb)-> (USBD)调用controlRequest()-> (USBD)生成USB_IRP，USB_SETUP包，调用usbdTransfer()-> (USBD)生成URB_TRANSFER结构的变量Urb，调用urbExecBlock(&Urb.header)->usbdCoreEntry(pUrb)-> (USBD)由于pUrb->function=USBD_FNC_TRANSFER，调用fncTransfer()-> (USBD)生成USB_IRP包，调用usbHcdIrpSubmit()-> (HCD)生成HRB_IRP_SUBMIT结构hrb，结构中第一个变量是HRB_HEADER，执行(*pNexus->hcdExecFunc) ((pVOID) &hrb); 这里HCD中也只有一个入口函数，在HCD注册时提供给系统，这里也就是hcdExecFunc所指向的函数。根据HCD类型选择注册usbHcdOhciExec()或者usbHcdUhciExec()，这两个函数都接受HRB数据，根据pHrb->function类型进行不同的处理。

上面例子中(*pNexus->hcdExecFunc) ((pVOID) &hrb);（在jx2410开发板采用ohciHCD）相当于执行usbHcdOhciExex((pVOID)&hrb)-> (HCD)由于hrb->function=HCD_FNC_IRP_SUBMIT，调用fncIrpSubmit()-> (HCD)在fncIrpSubmit里真正完成数据传送，步骤包括：（根据数据块个数）USER_FLUSH();

    if (pPipe->busAddress == pHost->rootAddress)
        rootIrpHandler() ;
    else
        busIrpHandler();
    setIrpResult();

应用程序的关键在于发送合适的USB_IRP包，完成控制USB设备，获取数据的功能。

VxWorks下USB驱动编写流程

生成bootable工程，添加以下组件：

    hardware->buses->USB Hosts->OHCI
    hardware->buses->USB Hosts->USB Host Stack
    hardware->buses->USB Hosts->USB Host Init->OHCI Init
    hardware->buses->USB Hosts->USB Host Init->USB Host Stack Init

此时编译后的内核在启动时如果出现Attach OHCI…OK，表示USB协议栈加载成功。

usbdInitialize();    /* USBD初始化 */
usbdClientRegister();    /* 注册驱动程序 */
usbdDynamicAttachRegister();    /* 为驱动程序注册感兴趣的设备 */

本例中USB摄像头类型号分别为：DeviceClass是0xff，DeviceSubClass是0x00，DeviceProtocol不限。

完成以下函数：

usbOv511Probe(); /* 当摄像头动态插入时调用；功能：加载驱动，完成设备初始化 / usbOv511Config(); / 摄像头初始化 */

USB设备

物理特征：4条电缆，电源线、地线、数据线、脉冲线。
速度：低速1.5Mbps，全速12Mbps，高速480Mbps。
规范版本：1998年USB1.1，2000年USB2.0。
连接：PCI总线<->USB控制器(OHCI或UHCI)<->USB设备。
单个USB控制器最大连接个数：127。
距离限制：USB单条线缆长度不能超过5m，通过hub可延长至30m。
重要概念：主机-USB设备采用master-slave方式分工，所有通信都是主机发起的；在某一时刻，只有一个设备与主机通信。

一个USB物理设备可以抽象为一个或多个逻辑设备。

USB逻辑设备层次：逻辑设备->配置（configuration）->接口（interface）->端点（endpoint），端点是一个地址标实，是驱动和设备数据交换的一个终点，类似于网络编程中的客户短套接字或者服务器端套接字。

一个从驱动到设备的数据传输管道包括以下几个要素：

设备的端点（通过读取/设置配置、接口得到）；
设备号（设备动态插入后由USBD分配）；
传输方向（从设备到主机、或从主机到设备）；
带宽要求；
延迟要求。

主机与USB间有4种传输方式：控制（小批量数据、保证到达）、同步（大批量数据、定时传输、不能保证到达）、批量（大批量数据、保证到达）、中断（小批量数据、不定时产生、保证到达）。控制用于读取/设置USB设备，所有USB设备的端口0默认（或者说强制）给控制管道使用；同步主要用时视频设备如摄像头定时产生的批量数据，允许在带宽不足的情况下丢弃部分数据包；批量用于一次性的大批量数据传输；中断用于异步数据入键盘（或鼠标）按下事件发生等。

系统为不同传输类型分配不同的可使用带宽。因此，控制管道必须占有10%的可用带宽，而批量管道不能达到USB的理想速率，实际中USB设备与主机的传输速率比理想速率低很多。