USB發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)遲滯現(xiàn)象

問(wèn)題描述

客戶反饋，使用STM32F446的高速USB外設(shè)，即USB_OTG_HS外設(shè)，且使用內(nèi)置全速PHY。客戶的產(chǎn)品USB用做device，自定義HID類，當(dāng)連接帶UOS操作系統(tǒng)的HOST時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前數(shù)據(jù)并沒(méi)有成功發(fā)送，但是會(huì)發(fā)送上一次的數(shù)據(jù)，即發(fā)送數(shù)據(jù)出現(xiàn)”遲滯”現(xiàn)象。但在Windows下卻沒(méi)有出現(xiàn)此類問(wèn)題。另外，客戶同時(shí)還使用了STM32F446上的USB_OTG_FS外設(shè)，且此外設(shè)做同樣的事一切正常，目前此問(wèn)題只出現(xiàn)在USB_OTG_HS外設(shè)上。

問(wèn)題查找

剛開(kāi)始猜測(cè)是長(zhǎng)度問(wèn)題，即發(fā)送最大包長(zhǎng)需要再發(fā)送一次空包。但客戶反饋他們的發(fā)送長(zhǎng)度為62個(gè)字節(jié)。于是去客戶現(xiàn)場(chǎng)使用USB協(xié)議分析儀采數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)一切通信正常。

通過(guò)查看客戶演示重現(xiàn)問(wèn)題的過(guò)程，發(fā)現(xiàn)在正常時(shí)是一切OK的，只在進(jìn)行USB拔插時(shí)才發(fā)送問(wèn)題。應(yīng)用程序不斷發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程中拔掉USB線，然后再次插上，在此過(guò)程中應(yīng)用程序一直嘗試發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)USB線重新連接上且重新枚舉成功后，“遲滯”現(xiàn)象則重現(xiàn)了，即每次應(yīng)用程序調(diào)用發(fā)送接口實(shí)現(xiàn)發(fā)送的是上一次嘗試發(fā)送的內(nèi)容。

調(diào)試客戶的程序，發(fā)現(xiàn)當(dāng)USB線拔掉后，應(yīng)用程序還會(huì)往USB IP對(duì)應(yīng)的發(fā)送FIFO內(nèi)寫入數(shù)據(jù)，這其實(shí)是不對(duì)的。按理USB線拔掉后USB的狀態(tài)應(yīng)該恢復(fù)到默認(rèn)狀態(tài)，

即pdev->dev_state=USBD_STATE_DEFAULT. 但實(shí)際上，通過(guò)調(diào)試發(fā)現(xiàn)此狀態(tài)在USB線拔掉后是suspend狀態(tài)。

那么為什么會(huì)是這樣的呢？

于是立即想到Vbus sensing功能。馬上與客戶硬件工程師核對(duì)，原來(lái)客戶產(chǎn)品的USB_OTG_HS的Vbus_sensing腳是懸空的，并沒(méi)有連接Vbus，但是客戶的USB_OTG_FS外設(shè)卻又是連接了。于是客戶的產(chǎn)品兩個(gè)USB口，同樣的工作，一個(gè)USB口 正常，另一個(gè)USB口卻會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

問(wèn)題分析

差異找到了，接下來(lái)就是分析由此如何造成問(wèn)題的。

由于USB_OTG_HS并沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)Vbus sensing功能（因?yàn)闆](méi)有硬件連接），于是當(dāng)USB線斷開(kāi)時(shí)，應(yīng)用程序并不能準(zhǔn)確地檢測(cè)到斷開(kāi)事件（Disconnected），只會(huì)出現(xiàn)suspend，應(yīng)用程序是無(wú)法直接的區(qū)分真正的suspend和USB線斷開(kāi)連接的。當(dāng)應(yīng)用程序有數(shù)據(jù)需要通過(guò)USB口發(fā)送時(shí)，如果當(dāng)前是suspend狀態(tài)，那么它會(huì)首先喚醒USB總線然后再發(fā)送數(shù)據(jù)：

Figure1

而這樣發(fā)送遠(yuǎn)程喚醒信號(hào)時(shí)，device本身會(huì)產(chǎn)生一個(gè)resume中斷，于是在resume中斷回調(diào)函數(shù)內(nèi):

Figure 2

如上所示，程序會(huì)將dev_state錯(cuò)誤地恢復(fù)到上一次狀態(tài)，即正常狀態(tài)USBD_STATE_CONFIGURED, 如此一來(lái)，程序就錯(cuò)誤地往USB IP的內(nèi)的發(fā)送FIFO寫入數(shù)據(jù)了，即使此時(shí)由于USB線已經(jīng)斷開(kāi)而導(dǎo)致無(wú)法真正發(fā)送成功，但USB IP的內(nèi)置發(fā)送FIFO此時(shí)是有了數(shù)據(jù)的。

通過(guò)調(diào)試，查看OTG_DTXFSTS1寄存器相應(yīng)端點(diǎn)1對(duì)應(yīng)的發(fā)送FIFO的剩余空間可知，這個(gè)時(shí)候的發(fā)送FIFO的確實(shí)有數(shù)據(jù)的。接下來(lái)是USB線插上重新枚舉，那么為什么USB重新枚舉后還會(huì)再現(xiàn)問(wèn)題呢？通過(guò)設(shè)置斷點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，在USB成功重新枚舉過(guò)后，通過(guò)OTG_DTXFSTS1寄存器指示，發(fā)送FIFO內(nèi)容并沒(méi)有清空，于是在接下來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，永遠(yuǎn)都是實(shí)際上發(fā)送的是上一次寫入到FIFO中的數(shù)據(jù)。

問(wèn)題解決

▼于是解決方法就很容易找到了▼

在USB重新枚舉過(guò)后在合適的地方將端點(diǎn)1對(duì)應(yīng)的發(fā)送FIFO清空一下即可。

Figure 3

問(wèn)題總結(jié)

在客戶的這個(gè)案子中，由于USB_OTG_FS連接了VBUS SENSING腳，當(dāng)USB線拔掉后，會(huì)產(chǎn)生正確的disconnect中斷，USB device的狀態(tài)也會(huì)正確地切換到default狀態(tài)，從而過(guò)濾掉應(yīng)用程序想要發(fā)送的數(shù)據(jù)，因此并不會(huì)出現(xiàn)類似問(wèn)題，因此，在客戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，建議硬件千萬(wàn)不要忘了連接vbus引腳，即使在想省IO引腳的情況下，這樣容易造成對(duì)軟件的開(kāi)發(fā)諸多不便.

在USB的狀態(tài)處于非configured狀態(tài)時(shí)，最好不要往發(fā)送FIFO寫入數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序應(yīng)該想辦法將這些數(shù)據(jù)過(guò)濾掉。

來(lái)源：STM32單片機(jī)

審核編輯：湯梓紅