第四十六篇：Linux中的USB XHCI HOST TRANSFER RING的相关数据结构 (1)

最新推荐文章于 2025-05-24 09:37:21 发布
原创 最新推荐文章于 2025-05-24 09:37:21 发布 · 6.7k 阅读 · 26 ·
CC 4.0 BY-SA版权
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。

本文介绍了USB XHCI控制器中的数据传输机制，包括COMMAND、EVENT与TRANSFER三种RING结构，以及TRB（Transmission Request Block）的不同类型，如SETUP TRB、DATA TRB等，并详细解释了TD（Transfer Descriptor）与TRB之间的关系。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

记录相关数据结构之前，先上一张图，这样就基本一目了然了



USB XHCI HOST有三种RING

分别为COMMAND, EVENT 与TRANSFER


这里所说的是TRANSFER RING

一个RING可能由一个或者多个SEGMENT构成

每一个SEGMENT则有多个TRB构成

多个SEGMENT的链接是由LINK TRB来实现的，LINK就像一个单链表，最后一个LINK TRB指向第一个SEGMENT，由此，形成了一个环，RING


TRANSFER TRB有以下几种类型：

针对USB CONTROL TRANSFER的SETUP, DATA, STATUS TRBs

针对BULK, INTERRUPT, ISO TRANSFER的NORMAL TRB

针对ISO TRANSFER的ISOCH TRB (ISO TD由一个ISOCH TRB与0个或多个NORMAL TRB构成)


SW将需要硬件完成的USB传输，通过TRB的形式，将信息提交给硬件，放入RING当中，放入的位置为当前ENQUEUE PTR的位置，每放一个，ENQUEUE PTR向前跨一步，遇到LINK TRB，则跳转到LINK TRB指向的位置

而硬件则按DEQUEUE PTR指向的位置，取出TRB到CACHE当中，执行该TRB，同样，每执行一个，则ADVANCE 该 DEQUEUE PTR，遇LINK TRB，跳转。


TD表示一个USB TRANSFER（不同于USB TRANSACTION）

在TRB当中，有一个CH BIT，如果一处TD由多个TRB构成，则软件需要将除最后一个TRB的所有CH BIT置位。


linux xhci源码,xHCI驱动学习(1) 核心数据结构
weixin_31986143的博客
05-12 2159
虽然Linux内核拥有C语言构建的身体，但它骨子里散发的是面向对象的气质，这一个个的对象就是struct。面对一个内核模块的时候，首先要找出关键的struct和它们之间的关系，才能摸清代码的骨骼脉络。大致浏览几眼xHCI相关的代码，很容易发现几个貌似重要的struct类型：usb_hcd、xhci_hcd和hc_driver，还有几个全局变量xhci_pci_driver、xhci_hc_driv...
USB通信协议深入理解
weixin_30666401的博客
08-22 764
0. 基本概念 一个【传输】(控制、批量、中断、等时)：由多个【事务】组成； 一个【事务】(IN、OUT、SETUP)：由一多个【Packet】组成。 USB数据在【主机软件】与【USB设备特定的端点】间被传输。【主机软件】与【USB设备特定的端点】间的关联叫做【pipes】。一个USB设备可以有多个管道(pipes)。 1. 包(Packet) 包（Packet）是USB系统中信息传输...
USB2.0/3.0协议与代码分析（三）
weixin_43772705的博客
11-08 2050
UTMI全称为USB 2.0 Transceiver Macrocell InterfaceUSB外设ASIC的三个主要功能块，包括收发器微单元，串行接口逻辑，设备特定逻辑块。收发器微单元，处理数据的正反序，位填充和时钟恢复同步。它支持HS(480Mbit/s)和FS(12Mbit/s), LS(1.5Mbit/s)三种传输速率，一般是8/16bit的数据，支持SYNC/EOP的产生与检查，从串行数据中恢复数据和时钟等等。USB2.0可以用SuspendM置于低功耗模式。
xhci协议1.1版本解密后带标签版本：USB3协议资料详解
gitblog_06766的博客
05-24 313
xhci协议1.1版本解密后带标签版本：USB3协议资料详解 【下载地址】xhci协议1.1版本解密后带标签版本 本仓库提供了一份经过解密的xhci（可扩展主机控制器接口）USB3协议1.1版本文档，特别适合从事xhci USB3 host开发的工程师使用。文档详细解析了协议结构、工作原理及数据传输机制，并以带标签的形式...
【USB协议相关】xHCI1.1协议学习笔记（1）——数据结构
ultra777的博客
05-12 7291
eXtensible Host Controller Interface 1.1 for Universal Serial Bus协议学习笔记 （November 2017 Revision 1.1） 数据结构分类eXtensible Host Controller Interface 1.1 for Universal Serial Bus协议学习笔记1.Device Context Base Address Array设备上下文基地址数组2.Device Context设备上下文3.Slot Conte
Linux中的USB XHCI HOST TRANSFER RING的相关数据结构
z1026544682的专栏
05-20 4464
xHCI的工作流程： xHC有三条类型的操作队列，一条是整个HOST的命令队列（command ring），一条是每一个EP对应的传输队列（transfer ring）,还有一条是整个HOST的事件队列（event ring）.　与这个问题相关的是后面两条． 软件作为生产者（这里就是Windows8 xHCI HOST DRIVER）将需要传输的内容以TRB（transfer request block）的形式放入transfer ring.　xHC host作为消费者，取出这些TRB，进行相应的数据传输操
linux xhci源码,第四十六篇：Linux中的USB XHCI HOST TRANSFER RING的相关数据结构 (1)
weixin_29898627的博客
05-12 350
记录相关数据结构之前，先上一张图，这样就基本一目了然了 USB XHCI HOST有三种RING分别为COMMAND, EVENT 与TRANSFER这里所说的是TRANSFER RING一个RING可能由一个或者多个SEGMENT构成每一个SEGMENT则有多个TRB构成多个SEGMENT的链接是由LINK TRB来实现的，LINK就像一个单链表，最后一个LINK TRB指向第一个SEGMENT...
linux xhci调试小记
sunshine_master的博客
08-31 2027
usbmondynamic_debugxhci_traceusbmon是一款好用的usb抓包工具，linux已经集成到内核中了。使用时先切换到root权限，查看/sys/kernel/debug/usb/路径下有没有usbmon目录，如果没有，可以使用modprobe usbmon安装。安装之后的目录 其中1代表bus1,2代表bus2,0代表所有bus 如果不确定是哪个bus，可以使用lsusb确定，例如这个Kingston的U盘在bus4上，cat /sys/kernel/debug/usb/u
linux xhci源码,第四十六篇：Linux中的USB XHCI HOST TRANSFER RING的相關數據結構 (1)
weixin_36393239的博客
05-12 296
記錄相關數據結構之前，先上一張圖，這樣就基本一目了然了 USB XHCI HOST有三種RING分別為COMMAND, EVENT 與TRANSFER這里所說的是TRANSFER RING一個RING可能由一個或者多個SEGMENT構成每一個SEGMENT則有多個TRB構成多個SEGMENT的鏈接是由LINK TRB來實現的，LINK就像一個單鏈表，最后一個LINK TRB指向第一個SEGMENT...
xHCI1.1-TRB Ring
geter_CS的博客
08-18 6679
4.9 TRB Ring TRB(Transfer Request Block) Ring是一个TRB数据结构的环状队列，TRBRing用来在producer和consumer之间传送工作项（WorkItem）。和其相关的有两个指针，出队指针（Dequeue）和入队指针（Enqueue）。一个工作项由一个或多个TRB数据结构组成。一个工作项定义了一个将要被执行的操作或是一个已经执行的操作的结果。 有三种基本TRBRings：Transfer，Event和Command。每种Ring都有其专用...
linux usb xhci ehci,ehci和xhci有什么区别
weixin_39883079的博客
05-13 547
ehci和xhci有什么区别EHCI(Enhanced Host Controller Interface)增强型主机控制器接口规范描述了一个通用串行总线(USB)2.0版的主机控制器的寄存器级接口。下面是jy135小编收集整理的ehci和xhci有什么区别，欢迎阅读。ehci是什么意思EHCI英文全称为Enhanced Host Controller Interface，是增强型主机控制器接口规...
xhci官方英文协议文档
09-18
xhci英文协议文档
正点原子嵌入式linux驱动开发——Linux USB驱动
xhj12138的博客
11-01 4152
正点原子linux驱动开发的学习笔记，这一篇是USB设备驱动
USB3.0接口——（2）数据结构
dkmknjk的博客
05-14 3978
在 USB 3.0 及更高版本的 xHCI 协议中，"Rings"、"Transfer Request Block (TRB)" 和 "Transfer Descriptor (TD)" 是用于管理 USB 数据传输和事件的重要概念。
xhci 寄存器学习
raoxu1154492168的博客
05-10 772
主要寄存器是：xhci_cap_regs， xhci_op_regs， xhci_run_regs，xhci_doorbell_array60 };对应手册是197 };
XHCI注册过程和设备接入识别
多云转晴，适合debug的博客
05-25 5275
XHCI注册过程xhci_pci_initxhci_init_driverpci_register_driverxhci_pci_probe()函数usb_hcd_pci_probe()函数usb_create_hcd`usb_create_hcd`函数`__usb_create_hcd`函数`usb_add_hcd`函数`hcd_buffer_create()``usb_register_bus()``usb_alloc_dev()`usb_enable_endpoint`register_root_hu
USB总线-Linux内核USB3.0主机控制器驱动初始化流程分析（十三）
非专业业余程序员
10-13 5216
RK3588有2个USB3.0 DRD控制器，2个USB2.0 Host控制器。USB3.0 DRD控制器既可以做Host，也可以做Device，向下兼容USB2.0和USB1.0。USB3.0 DRD控制器的内部结构如下图所示；总线接口为AXI或AHB；USB3.0和USB2.0及USB1.0硬件上独立；USB3.0控制器数字逻辑部分对应SS MAC，PHY接口为PIPE，PHY为USBDP PHY，和DP使用同一个PHY；
USB技术浅析
内核工匠
07-17 2705
《带你遨游USB世界》中，我们已经初步介绍了USB的整体架构，本文将从以下几个方面继续介绍USB的内容。USB3.0有什么新特性？TYPEC介绍otg识别流程一、USB3.0USB是史上...
USB枚举过程
热门推荐
MyArrow的专栏
12-07 7万+
1. 枚举是什么?        枚举就是从设备读取一些信息，知道设备是什么样的设备，如何进行通信，这样主机就可以根据这些信息来加载合适的驱动程序。调试USB设备，很重要的一点就是USB的枚举过程，只要枚举成功了，那么就已经成功大半了。        USB架构中， hub负责检测设备的连接和断开，利用其中断IN端点(Interrupt IN Endpoint)来向主机（Host）报告。在系统
那这里提到的transfer ring 是哪个函数接口初始化的？
最新发布
08-21
<think>我们正在讨论XHCI驱动中的`xhci_queue_ctrl_tx`函数，用户现在想了解在这个函数中使用的transfer ring的初始化函数。 根据之前的讨论，我们知道transfer ring是每个端点（Endpoint）或流（Stream）一个的循环队列，用于在内存和设备端点之间传输数据。 在XHCI驱动中，transfer ring的初始化并不是在`xhci_queue_ctrl_tx`函数中进行的，而是在设备配置过程中初始化的。具体来说，当USB设备被枚举并配置时，XHCI驱动会为设备的每个端点（包括控制端点0）创建并初始化transfer ring。 回顾XHCI驱动代码（以Linux内核为例），transfer ring的初始化通常发生在以下几个步骤： 1. 当USB设备被分配一个slot时，会调用`xhci_alloc_virt_device`函数为设备分配虚拟设备结构（`struct xhci_virt_device`）。 2. 在该结构中，每个端点都有一个对应的`struct xhci_virt_ep`，其中包含一个`ring`成员，即transfer ring。 3. 在设备配置阶段（例如，在设置配置命令完成后），驱动会为每个端点初始化transfer ring，这通常是通过`xhci_add_endpoint`函数或类似函数完成的。 具体到控制端点（端点0），它的transfer ring初始化发生在设备枚举的早期，即在设备被分配slot之后，第一次控制传输之前。 因此，要找到控制端点transfer ring的初始化函数，我们应该关注： - `xhci_alloc_virt_device`：为设备分配虚拟设备结构，包括端点数组。 - `xhci_setup_addressable_virt_dev`：设置可寻址虚拟设备，其中会初始化控制端点的ring。 - 或者，在设备配置过程中调用的端点使能函数。 在Linux内核的XHCI驱动中，控制端点的transfer ring初始化实际上是在`xhci_setup_addressable_virt_dev`函数中完成的。这个函数会为控制端点0设置输入和输出的transfer ring（控制端点是双向的，但在XHCI中，控制端点0实际上有两个ring：一个用于输入，一个用于输出？实际上，在XHCI中，控制端点0使用一个ring，因为控制传输是双向的，但XHCI规范中，控制端点只有一个transfer ring，它通过不同的TRB类型来处理双向传输）。 然而，在XHCI驱动中，控制端点0的transfer ring是在设备初始化时（分配slot后）就创建的，具体在`xhci_alloc_virt_device`函数中就会为默认控制端点0分配ring。然后在`xhci_setup_addressable_virt_dev`中，会设置这个ring的上下文信息。 让我们具体看一下代码（以Linux内核5.x为例）： 1. 在`xhci_alloc_virt_device`函数中（位于drivers/usb/host/xhci-mem.c）： ```c struct xhci_virt_device *xhci_alloc_virt_device(struct xhci_hcd *xhci, int slot_id, struct usb_hcd *hcd, gfp_t flags) { ... dev->eps[0].ring = xhci_ring_alloc(xhci, 1, true, false, flags); ... } ``` 这里为端点0（索引0）分配了一个ring。 2. 在`xhci_setup_addressable_virt_dev`函数中（同样在xhci-mem.c）： ```c void xhci_setup_addressable_virt_dev(struct xhci_hcd *xhci, struct usb_device *udev, struct xhci_virt_device *dev) { ... /* set up the endpoint ring */ ep_ctx = xhci_get_ep_ctx(xhci, dev->out_ctx, 0); xhci_ring_ep_doorbell(xhci, slot_id, 0, 0); ... } ``` 这里会设置端点0的上下文，并将ring的地址等信息写入到上下文数据结构中。 因此，控制端点0的transfer ring初始化是在`xhci_alloc_virt_device`中通过`xhci_ring_alloc`函数创建的，然后在`xhci_setup_addressable_virt_dev`中配置到设备的上下文（Context）中。 总结：在`xhci_queue_ctrl_tx`接口中使用的transfer ring的初始化函数是`xhci_ring_alloc`，这个函数在设备初始化阶段（分配slot时）被调用，具体在`xhci_alloc_virt_device`函数中。 注意：`xhci_ring_alloc`函数用于分配并初始化一个ring（包括TRB数组、初始化环状态等）。 所以，回答用户问题：`xhci_queue_ctrl_tx`中使用的transfer ring的初始化函数是`xhci_ring_alloc`，但这个初始化并不是在`xhci_queue_ctrl_tx`函数内部完成的，而是在设备初始化阶段完成的。</think>### XHCI Transfer Ring 初始化机制 在 XHCI 驱动中，`xhci_queue_ctrl_tx` 使用的 Transfer Ring 初始化主要通过以下函数实现： --- ### 核心初始化函数：`xhci_ring_alloc()` 这是 Transfer Ring 的通用初始化函数，用于创建控制端点的传输队列[^1]： ```c // drivers/usb/host/xhci-mem.c struct xhci_ring *xhci_ring_alloc( struct xhci_hcd *xhci, unsigned int num_segs, // TRB 段数量 bool link_trbs, // 是否启用 TRB 链式连接 enum xhci_ring_type type, // 环形队列类型 gfp_t flags ) { struct xhci_ring *ring; ring = kzalloc(sizeof(*ring), flags); /* 关键初始化步骤 */ INIT_LIST_HEAD(&ring->td_list); // 传输描述符链表 ring->num_segs = num_segs; // 设置 TRB 段数 ring->type = type; // 指定为 TRANSFER_RING 类型 ring->enqueue = ring->first_seg->trbs; // 初始化入队指针 ring->dequeue = ring->first_seg->trbs; // 初始出队指针 ring->enq_updates = 0; ring->deq_updates = 0; /* 构建 TRB 链 */ for (i = 0; i < num_segs; i++) { struct xhci_segment *seg = ring->first_seg; xhci_link_segments(seg, seg->next, link_trbs); // 连接 TRB 段 } return ring; } ``` --- ### 控制端点的专属初始化 控制端点（EP0）的 Transfer Ring 在设备枚举阶段初始化： ```c // xhci-mem.c int xhci_alloc_virt_device(struct xhci_hcd *xhci, int slot_id) { struct xhci_virt_device *dev = kzalloc(sizeof(*dev), GFP_KERNEL); /* 控制端点 Transfer Ring 初始化 */ dev->eps[0].ring = xhci_ring_alloc( xhci, 1, // 初始 1 个 TRB 段 true, // 启用链式 TRB TYPE_CTRL, // 控制传输类型 GFP_KERNEL ); /* 设置端点上下文 */ ep_ctx = xhci_get_ep_ctx(xhci, dev->out_ctx, 0); ep_ctx->deq = cpu_to_le64(dev->eps[0].ring->first_seg->dma); ep_ctx->ep_info |= cpu_to_le32(EP_HAS_LSA); // 启用流数组 } ``` --- ### 初始化的触发时机 1. **设备枚举阶段** 当 USB 设备接入时，XHCI 控制器通过 `xhci_alloc_dev()` 分配设备槽（Slot），随后调用 `xhci_alloc_virt_device()` 初始化控制端点的 Transfer Ring[^1]。 2. **配置阶段** 在 `xhci_setup_addressable_virt_dev()` 中完成控制端点的上下文配置，将 Transfer Ring 的 DMA 地址写入端点上下文（EP Context）[^1]。 3. **传输前准备** 在 `xhci_queue_ctrl_tx()` 执行前，Transfer Ring 已通过 `xhci_ring_doorbell()` 激活，等待 TRB 入队。 --- ### 关键数据结构关联 ```mermaid graph LR A[xhci_virt_device] --> B[eps[0]] B --> C[xhci_ring] C --> D[xhci_segment] D --> E[TRB Array] C --> F[enqueue ptr] C --> G[dequeue ptr] ``` > ✅ **完整路径**： > `usb_hcd_probe()` → `xhci_setup()` → `xhci_mem_init()` → `xhci_alloc_dev()` → `xhci_alloc_virt_device()` → `xhci_ring_alloc()`[^1] --- ### 设计特点 1. **按需分配** - 初始仅分配最小 TRB 段（通常 1-2 个），动态扩展 2. **DMA 映射** - `xhci_segment->dma` 存储物理地址供控制器访问 3. **流上下文支持** - 控制端点使用 Primary Stream Context（无流 ID） 4. **错误隔离** - 每个端点独立 Transfer Ring，避免传输干扰
评论 4
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值