基于DWC2的USB驅(qū)動開發(fā)-數(shù)據(jù)不能發(fā)送問題分析案例

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基于DWC2的USB驅(qū)動開發(fā)-數(shù)據(jù)不能發(fā)送問題分析案例 (qq.com)

一.前言

對于驅(qū)動的開發(fā),調(diào)試是一個很痛苦的過程,尤其對于不熟悉的領(lǐng)域，很小的一個問題可能就需要花費(fèi)大量的時間去調(diào)試，甚至以月時間計，甚至可能就解決不了。所以經(jīng)驗(yàn)變得很重要，經(jīng)驗(yàn)即對相應(yīng)的IP的熟悉程度，這里的熟悉不是做過，而是分析過調(diào)試過。包括遇到過的各種坑，對各種細(xì)節(jié)的了解，對各種行為的了解，只有遇到足夠多的坑且是實(shí)在的去調(diào)試分析過的，才可能不斷積累經(jīng)驗(yàn)，否則就算做一萬遍也算不上經(jīng)驗(yàn)(這也是在嵌入式開發(fā)尤其是驅(qū)動開發(fā)中做過十年的不一定比做過三年的有經(jīng)驗(yàn)，做過十年只是改個參數(shù)，構(gòu)建下，跑一下，真算不上任何經(jīng)驗(yàn)，而后者如果能從零開始或者真的進(jìn)行了底層的調(diào)試分析那么就是實(shí)在的經(jīng)驗(yàn))。DWC2的USB控制器也是一個比較復(fù)雜的IP，我們從零開始編寫驅(qū)動必然會遇到各種問題，所以這里就會對遇到的各種問題及其分析過程進(jìn)行記錄，以作為經(jīng)驗(yàn)積累，為后續(xù)提供checklist。

本篇分析一個IN時數(shù)據(jù)無法發(fā)出的問題。

二.分析過程

問題背景是代碼原本是使用高速傳輸，現(xiàn)在需要支持全速傳輸，所以將DCFG寄存器中速度配置為了全速，但是枚舉失敗。

先確認(rèn)問題點(diǎn)大致對應(yīng)的代碼位置，

通過打印確認(rèn)復(fù)位后，全速速度枚舉正常。

所以我們繼續(xù)打印中斷信息，以確認(rèn)更詳細(xì)的位置，

可以看出軟件收到了設(shè)備描述符請求的8字節(jié)內(nèi)容并進(jìn)行了解析，

也準(zhǔn)備了DMA的描述符以發(fā)送18字節(jié)的內(nèi)容。

但是沒有預(yù)期的產(chǎn)生IN的XferComplete中斷

于是我們使用分析儀確認(rèn)總線上的情況

可以看到SETUP之后。主機(jī)IN時設(shè)備一直是NAK，確實(shí)是沒有返回數(shù)據(jù)

此時我們已經(jīng)定位到了問題出現(xiàn)在了設(shè)備準(zhǔn)備了DMA的描述符以返回18字節(jié)數(shù)據(jù)，但是DMA沒有執(zhí)行，因?yàn)闆]有產(chǎn)生XferComplete中斷。

以上自然而然我們就要去排查DMA的狀態(tài)了，這個時候就需要我們熟悉相關(guān)的寄存器了(所以前面專門講寄存器的的內(nèi)容就派上用場了)。

我們從手冊中看到DMA描述符的第一個WORD以下字段表示DMA狀態(tài)

于是我們查看該字段為01即DMA busy

既然DMA的作用是根據(jù)DMA描述符從用戶存儲搬運(yùn)數(shù)據(jù)到TxFIFO中去，DMA描述符已經(jīng)準(zhǔn)備好了，但是還是DMA busy那么就只能和TxFIFO有關(guān)，

猜測就是TxFIFO里沒有足夠 的空間可以滿足本次DMA的搬運(yùn)。

那么為什么會導(dǎo)致TxFIFO中空間不夠呢，

要不是分配的不夠，要不就是之前里面有數(shù)據(jù)沒有發(fā)送出去，

前者和初始化配置有關(guān)，后者和端點(diǎn)狀態(tài)是否工作狀態(tài)有關(guān)。于是分別確認(rèn)。

先查看端點(diǎn)寄存器狀態(tài)

可以看到EPEna為1，USBACtEp為1，

EPEna為1是軟件設(shè)置的，硬件的DMA搬運(yùn)完后自動清零(見前面專門的寄存器講解的文章)，這里沒有搬運(yùn)完所以一直是1，

USBACtEp為1說明該端點(diǎn)是使能的。

那么排除了端點(diǎn)狀態(tài)不對的問題，端點(diǎn)確實(shí)是工作的。

那么繼續(xù)排查是否TxFIFO緩沖區(qū)不夠的問題，

看到TxFIFO的大小配置為了4個WORD即16字節(jié)，不足18字節(jié)，所以DMA無法一次搬進(jìn)去。

那么我們是否可以驗(yàn)證下呢，可以手動改下只發(fā)16個字節(jié)試一下

此時可以看到，發(fā)送了出去，那么確認(rèn)就是這個原因了。

此時問題就好查了，那么對照下代碼確認(rèn)應(yīng)該就是初始化配置時配置的了

代碼如下全速時配置為了包大小為8，且計算TxFIFO時根據(jù)雙緩沖，2x8/2=4個WORD和寄存器值一樣。

pep0_in->maxpacket= ((usb_handle -> setspeed& 0x0F) == USB_SPEED_HIGH) ? 64: 8;

那么問題就定位了，但是到此就完了嗎？我們再來回顧下，全速的控制端點(diǎn)也是可以配置最大包大小為8個字節(jié)大小的，理論上也應(yīng)該可以呀?

我們再來看上面的端點(diǎn)0的IN控制寄存器里配置的值

Bit[1:0]為00確是64字節(jié)，

再來看代碼

原來是寫死了

所以這個驅(qū)動寫的就有問題，應(yīng)該根據(jù)配置參數(shù)自動調(diào)整而不是寫死。

所以根本原因其實(shí)是在這里。

MPS改為8，也是可行的，發(fā)送18字節(jié)就會拆分為多包發(fā)送，這里不再記錄了，可以自行驗(yàn)證。

以上問題根本點(diǎn)即端點(diǎn)的MPS配置的不對，當(dāng)然更上一層的根本原因是，TxFIFO的大小不能太小，至于是小于多少呢，小于MPS和發(fā)送數(shù)據(jù)的最小值，因?yàn)榘l(fā)送數(shù)據(jù)可以小于MPS的。于是這里我們又總結(jié)出了一個checklist，即FIFO大小不能小于MPS和最小一次發(fā)送數(shù)據(jù)大小的最小值。

三.總結(jié)

以上以一個實(shí)例進(jìn)行分析，雖然問題不是復(fù)雜的問題，總結(jié)一下就是TxFIFO緩沖區(qū)不足，使得DMA無法從用戶指定的描述符中指定的存儲區(qū)域搬運(yùn)指定大小數(shù)據(jù)到TxFIFO，使得DMA一直處于Busy狀態(tài)。

但是如果對此不熟則很可能也會耽誤很多時間去分析,以上問題可以總結(jié)出checklist以后遇到類似問題可以直接查看，確認(rèn)排查，這也是經(jīng)驗(yàn)積累的過程。對于公司技術(shù)的積累也是依賴于此，而不是依賴于人。

主要的是要熟悉整個分析過程，分析思路，對驅(qū)動開發(fā)這是常態(tài)，你將會發(fā)現(xiàn)經(jīng)常改了一點(diǎn)內(nèi)容可能就有問題，我們一定要找到根本原因，而不是通過修改代碼去回避，這在驅(qū)動開發(fā)中也是很重要的思想。

以下做一個簡單的方法總結(jié):

1.縮小范圍,定位代碼對應(yīng)位置,確認(rèn)問題點(diǎn),比如上面的定位到問題出現(xiàn)在，準(zhǔn)備了IN描述符,但是沒有產(chǎn)生IN的XferComplete中斷之間。一般使用打印，斷點(diǎn)，逐步增刪代碼，二分法增刪代碼邏輯等技術(shù)手段進(jìn)行。

2.定位數(shù)據(jù)交互在哪里出現(xiàn)問題，比如上面定位到發(fā)了請求設(shè)備沒有返回數(shù)據(jù)。一般使用邏輯分析儀，USB分析儀，協(xié)議分析軟件等技術(shù)手段，配合上述軟件的定位。

3.確認(rèn)位置后通過狀態(tài)寄存器等確認(rèn)具體的問題，比如上面通過描述符DMA的狀態(tài)去判斷。一般需要熟悉IP對應(yīng)的寄存器，尤其是一些狀態(tài)寄存器。

審核編輯 黃宇