USB 双角色驱动程序堆栈体系结构

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USB 双角色驱动程序堆栈体系结构

2023-04-13 08:15| 来源: 网络整理| 查看: 265

USB 双角色驱动程序堆栈体系结构项目 09/22/2022

USB 双角色控制器现在在 Windows 中受支持，从桌面版 (家庭版、Pro版、Enterprise) 和教育版Windows 10开始，Windows 10 移动版。

简介

USB 双角色功能使系统可以是 USB 设备或 USB 主机。可在“Go 信息”页上的 USB-IF 的 USB 中找到 USB 双角色的详细规范。

此处的重要一点是，双重角色功能允许移动设备（如手机、平板或平板电脑）将自身指定为设备或主机。

当移动设备处于功能模式时，它会附加到充当附加移动设备主机的电脑或其他一些设备。

移动设备处于主机模式时，用户可以将其设备（如鼠标或键盘）附加到该设备。在这种情况下，移动设备托管附加的设备。

通过在 Windows 10 中为 USB 双重角色提供支持，我们具有以下优势：

通过 USB 连接到移动外围设备，与无线协议（如蓝牙）相比，它提供更大的数据带宽。只要) 存在所需的硬件支持，通过 USB 连接到其他 USB 设备并与其他 USB 设备通信时，电池充电选项就 (。启用最有可能拥有移动设备的客户，例如智能手机，用于所有工作。此功能将允许在有线停靠方案中提高工作效率，其中移动设备停靠并托管外围设备。

下表显示了桌面和移动 SKU 上提供的主机类驱动程序列表，这些驱动程序在Windows的移动 SKU 上可用。

USB 主机类驱动程序 Windows 10 移动版 Windows 10 桌面版 USB 中心 (USBHUB) 是是自 2000 Windows 2000) 以来 ( HID - 键盘/鼠标 (HidClass、KBDCLass、MouClass、KBDHid、MouHid) 是是自 2000 Windows 2000) 以来 ( USB 质量存储 (批量 & UASP) 是是自 2000 Windows 2000) 以来 ( 通用 USB 主机驱动程序 (WinUSB) 是是自 Windows Vista) 以来的 ( USB 音频传入/输出 (USBAUDIO) 是是自WINDOWS XP) 以来的 ( 串行设备 (USBSER) 是是自Windows 10) 以来的 ( 蓝牙 (BTHUSB) 是是自WINDOWS XP) 以来的 ( 打印 (usbprint) 否是自WINDOWS XP) 以来的 ( 扫描 (USBSCAN) 否是自 2000 Windows 2000) 以来 ( WebCam (USBVIDEO) 否是自 Windows Vista) 以来的 ( 媒体传输协议 (MTP 发起程序) 否是自 Windows Vista) 以来的 ( 远程 NDIS (RNDIS) 否是自WINDOWS XP) 以来的 ( USB (IPoverUSB) 的 IP 否是 (Windows 10) 的新增功能

表中的类驱动程序是根据设备类遥测选择的，并且基于为Windows 10选择的关键方案。我们计划包括有限数量的收件箱、第三方主机驱动程序，以支持Windows 10 移动版上的关键设备。对于桌面版的Windows 10，这些驱动程序将在 OEM 的网站上或通过 Windows 更新 (WU) 提供。

对于Windows 10 移动版，未包含在收件箱的第三方驱动程序在 WU 上不可用。 USB 主机堆栈 + HID 的磁盘占用空间一直保持较小。这就是为什么并非所有类驱动程序，并且很少有第三方驱动程序包含在Windows 10 移动版的收件箱中。希望提供第三方驱动程序的 OEM 可以使用板支持包 (BSP) 将其添加到移动设备的 OS 映像。

下表显示了在Windows的移动 SKU 上可用的函数类驱动程序。

注意

对于桌面版，函数驱动程序在Windows 10不可用。

USB 函数类驱动程序 Windows 10 移动版 Windows 10 桌面版备注媒体传输协议 (MTP 响应程序) 是否桌面上的 MTP 响应程序没有方案。桌面系统之间的 P2P 方案是通过 WinUSB 上的Easy-MigCable启用的。视频显示 (vidstream) 是否泛型 USB 函数驱动程序 (GenericUSBFn) 是否 IPoverUSB 和其他桌面刷写方案需要此操作。

我们将监视设备附件数据，告知我们是否需要提供其他类驱动程序支持，因为设备类受欢迎程度列表随时间而变化。

驱动程序实现

Microsoft USB 角色交换机 (URS) 驱动程序允许系统实现者利用其平台的双角色 USB 功能。

URS 驱动程序旨在为使用单个 USB 控制器的平台提供双角色功能，这些控制器可以通过单个端口在主机角色和外围角色中运行。外围角色也称为函数角色。 URS 驱动程序根据平台中的硬件事件管理端口的当前角色，以及适当软件堆栈的加载和卸载。

在具有 USB 微 AB 连接器的系统上，驱动程序使用硬件中断，指示连接器上的 ID 引脚的状态。此引脚用于检测控制器是否需要在连接中承担主机角色或函数角色。有关详细信息，请参阅 USB On-The-Go 规范。在具有 USB Type-C 连接器的系统上，OEM 实现者应通过使用 USB Type-C 连接器驱动程序编程接口提供连接器客户端驱动程序。客户端驱动程序与 Microsoft 提供的 USB 连接器管理器类扩展 (UcmCx) 通信，以管理 USB 类型 C 连接器的各个方面，例如 CC 检测、PD 消息传送和其他方面。对于角色切换，客户端驱动程序会将 USB Type-C 连接器的状态传达给 URS 驱动程序。

下图显示了使用 URS 驱动程序的双角色控制器的 USB 软件驱动程序堆栈。

请注意，URS 驱动程序永远不会同时加载上图中显示的函数和主机堆栈。 URS 驱动程序将加载函数堆栈或主机堆栈，具体取决于 USB 控制器的角色。

硬件要求

如果要开发将利用 URS 驱动程序的平台，以提供双角色 USB 功能，必须满足以下硬件要求：

USB 控制器

这些驱动程序由 Microsoft 提供为现成驱动程序。

Synopsys DesignWare Core USB 3.0 控制器。收件箱 INF：UrsSynopsys.inf。

Chipidea High-Speed USB OTG 控制器。收件箱 INF：UrsChipidea.inf。

ID 引脚中断

可以通过以下两种方式之一实现非 USB 类型 C 系统的 ID 引脚中断 () ：

两个边缘触发的中断：一个在连接线上的 ID 引脚被停电时触发，另一个在 ID 引脚浮动时触发。

一个活动-两个中断，当 ID 引脚处于连接状态时处于活动级别。

USB 控制器枚举

USB 双角色控制器必须枚举 ACPI。

软件支持

URS 驱动程序需要一个软件接口，允许通过连接器控制 VBus。此接口特定于 SoC。有关更多详细信息，请联系 SoC 供应商。

Windows不支持这些 USB OTG 功能：

附件充电器适配器检测 (ACA) 。会话请求协议 (SRP) 。主机协商协议 (HNP) 。附加检测协议 (ADP) 。 ACPI 系统配置

若要使用 URS 驱动程序，必须为系统创建 ACPI 定义文件。此外，还必须考虑一些与驱动程序相关的注意事项。

下面是 USB 双角色控制器的示例 ACPI 定义。

// // You may name the device whatever you want; we don't depend on it being called 'URS0'. // Device(URS0) { // // Replace with your own hardware ID. Microsoft will add it to the inbox INF, // or you may choose to author a custom INF that uses Needs & Includes directives // to include sections from the inbox INF. // Name(_HID, "ABCD1234") Name(_CRS, ResourceTemplate() { // // The register space for the controller must be defined here. // Memory32Fixed(ReadWrite, 0xf1000000, 0xfffff) // // The ID pin interrupts, if you are using two edge-triggered interrupts. // GpioInt(Edge, ActiveHigh, Exclusive, PullUp, 0, "\\_SB.GPI0", 0, ResourceConsumer, , ){0x1001} GpioInt(Edge, ActiveHigh, Exclusive, PullUp, 0, "\\_SB.GPI0", 0, ResourceConsumer, , ){0x1002} // // Following is an example of a single active-both interrupt. // // GpioInt(Edge, ActiveBoth, Exclusive, PullUp, 0, "\\_SB.GPI0", 0, ResourceConsumer, , ){0x12} // // // For a Type-C platform, you do not need to specify any interrupts here. // }) // // This child device represents the USB host controller. This device node is in effect // when the controller is in host mode. // You may name the device whatever you want; we don't depend on it being called 'USB0'. // Device(USB0) { // // The host controller device node needs to have an address of '0' // Name(_ADR, 0) Name(_CRS, ResourceTemplate() { // // The controller interrupt. // Interrupt(ResourceConsumer, Level, ActiveHigh, Exclusive, , , ){0x10} }) } // // This child device represents the USB function controller. This device node is in effect // when the controller is in device/function/peripheral mode. // You may name the device whatever you want; we don't depend on it being called 'UFN0'. // Device(UFN0) { // // The function controller device node needs to have an address of '1' // Name(_ADR, 1) Name(_CRS, ResourceTemplate() { // // The controller interrupt (this could be the same as the one defined in // the host controller). // Interrupt(ResourceConsumer, Level, ActiveHigh, Exclusive, , , ){0x11} }) } }

下面是 ACPI 文件的主要部分的一些说明：

URS0 是 USB 双角色控制器的 ACPI 定义。这是 URS 驱动程序将加载的 ACPI 设备。

USB0 和 UFN0 是 URS0 范围内的子设备。 USB0 和 UFN0 分别表示 URS 驱动程序将枚举的两个子堆栈，以及主机和函数堆栈。请注意，_ADR是 ACPI 将这些设备定义与 URS 驱动程序创建的设备对象匹配的方法。

如果控制器对两个角色使用相同的中断，则可以在两个子设备中描述相同的控制器中断。即使在这种情况下，中断仍可描述为“独占”。

可以根据需要添加此 ACPI 定义文件。例如，可以在 ACPI 定义文件中的任何设备上设置任何其他必要的方法或属性。此类添加不会干扰 URS 驱动程序的操作。任何堆栈中所需的任何其他资源也可以在相应设备的_CRS中描述。

URS 驱动程序将硬件 ID 分配给主机和函数堆栈。这些硬件 ID 派生自 URS 设备的硬件 ID。例如，如果有硬件 ID 为 ACPI\ABCD1234 的 URS 设备，则 URS 驱动程序会为主机和函数堆栈创建硬件 ID，如下所示：

主机堆栈：URS\ABCD1234HOST&

函数堆栈：URS\ABCD1234FUNCTION&

INF 驱动程序安装包

如有必要，第三方驱动程序包可以依赖于此方案。

如果你是 IHV 或 OEM，并且你正在考虑提供自己的驱动程序包，以下是需要考虑的一些事项：

URS 驱动程序包

预计每个平台上双角色控制器的硬件 ID 将添加到收件箱 INF for URS。但是，如果出于某种原因无法添加 ID，IHV/OEM 可能会为驱动程序包提供需要/包括收件箱 INF 并匹配其硬件 ID 的 INF。

在 IHV/OEM 要求驱动程序堆栈中存在筛选器驱动程序的情况下，这是必需的。

主机驱动程序包。

需要/包括收件箱 usbxhci.inf 并匹配主机设备硬件 ID 的 IHV/OEM 提供的驱动程序包。硬件 ID 匹配将基于上一部分所述的方案。

在 IHV/OEM 要求驱动程序堆栈中存在筛选器驱动程序的情况下，这是必需的。

正在进行的工作是让 URS 驱动程序为主机设备分配 XHCI 兼容 ID。

函数驱动程序包

需要/包括收件箱 Ufxsynopsys.inf 并匹配外围设备硬件 ID 的 IHV/OEM 提供的驱动程序包。硬件 ID 匹配将基于上一部分所述的方案。

IHV/OEM 还可以在驱动程序包中包含筛选器驱动程序。

另请参阅

双角色控制器驱动程序参考

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