Архитектура стека драйвера двойной роли USB

Контроллеры двойных ролей USB теперь поддерживаются в Windows, начиная с Windows 10 для классических выпусков (Home, Pro, Enterprise и Education) и Windows 10 Mobile.

Введение

Функция двойной роли USB позволяет системе быть USB-устройством или USB-узлом. Подробные спецификации двойной роли USB можно найти на USB-IF USB-IF на странице сведений о Go .

Функция двойной роли позволяет мобильному устройству, например телефону или планшету, назначить себя устройством или узлом.

Если мобильное устройство находится в режиме функции, оно подключено к компьютеру или другому устройству, которое выступает в качестве узла для подключенного мобильного устройства.

Если мобильное устройство находится в режиме узла, пользователи могут подключить свое устройство, например мышь или клавиатуру. В этом случае мобильные устройства размещают подключенные устройства.

Предоставляя поддержку двойной роли USB в Windows 10, мы предоставляем следующие преимущества:

• Подключение к мобильным периферийным устройствам через USB, которое обеспечивает большую пропускную способность данных по сравнению с беспроводными протоколами, такими как Bluetooth.
• Возможность зарядки батареи через USB при подключении и взаимодействии с другими USB-устройствами (если присутствует необходимая поддержка оборудования).
• Включите клиентов, которые, скорее всего, будут принадлежать мобильному устройству, например смарт-телефону для всей работы. Эта функция позволяет повысить производительность в сценарии с проводной док-станцией, где на мобильных устройствах размещаются периферийные устройства.

В следующей таблице показан список драйверов классов узлов, доступных в классических и мобильных выпусках Windows.

Драйверы классов в таблице были выбраны на основе телеметрии класса устройства и на основе ключевых сценариев, выбранных для Windows 10. Мы планируем включить ограниченное количество почтовых ящиков, сторонних драйверов узлов для поддержки ключевых устройств в Windows 10 Mobile. И для Windows 10 для классических выпусков эти драйверы доступны на веб-сайте OEM или через Обновл. Windows (WU).

Для Windows 10 Mobile сторонние драйверы, не включенные в папку "Входящие", недоступны в обновлении окна. Объем дискового пространства стека USB-узла + HID остается небольшим. Поэтому не все драйверы классов, а некоторые сторонние драйверы включены в папку "Входящие" для Windows 10 Mobile. Изготовитель оборудования, желающий сделать сторонних драйверов доступными, может использовать пакет поддержки доски (BSP), чтобы добавить их в образы ОС для своих мобильных устройств.

В следующей таблице показаны драйверы классов функций, доступные в мобильных выпусках Windows.

Мы отслеживаем данные вложения устройств, чтобы сообщить нам, нужно ли предоставить больше поддержки драйверов классов в качестве обновлений списка популярности класса устройства.

Реализация драйвера

Драйвер коммутатора ролей (URS) Майкрософт позволяет системе реализовать преимущества usb-интерфейса двойной роли для своей платформы.

Драйвер URS предназначен для обеспечения функциональных возможностей двойной роли для платформ, использующих один USB-контроллер, который может работать как в узлах, так и в периферийных ролях через один порт. Периферийная роль также называется ролью-функцией. Драйвер URS управляет текущей ролью порта. Драйвер URS загружает и выгружает соответствующие стеки программного обеспечения на основе событий оборудования из платформы.

В системе с соединителем USB micro-AB драйвер использует аппаратные прерывания, указывающие состояние пин-кода на соединителе. Этот пин-код используется для определения того, требуется ли контроллеру принять роль узла или роль функции в соединении. Дополнительные сведения см. в спецификации USB-on-Go. В системах с соединителем USB Type-C поставщик oem должен предоставить драйвер клиента соединителя с помощью интерфейсов программирования драйверов драйверов соединителя USB Type-C. Драйвер клиента взаимодействует с расширением класса диспетчера USB-соединителей (UcmCx) корпорации Майкрософт для управления всеми аспектами соединителя USB Type-C, такими как обнаружение CC, обмен сообщениями pd и другие. Для переключения ролей драйвер клиента передает состояние соединителя USB Type-C драйверу URS.

На следующей схеме показан стек драйверов USB для контроллера двойной роли, использующего драйвер URS.

Драйвер URS никогда не загружает стеки функций и узлов, показанные на предыдущей схеме одновременно. Драйвер URS загружает стек функций или стек узла в зависимости от роли USB-контроллера.

Требования к аппаратному обеспечению

Если вы разрабатываете платформу, которая использует драйвер URS, чтобы обеспечить функции USB двойной роли, необходимо выполнить следующие требования к оборудованию:

• USB-контроллер

  Эти драйверы предоставляются корпорацией Майкрософт как встроенные драйверы.

  Контроллер Usb 3.0 Synopsys DesignWare Core. Входящие INF: UrsSynopsys.inf.

  Контроллер OTG с высокоскоростным USB-интерфейсом Chipidea. Inbox INF: UrsChipidea.inf.

• Прерывания закрепления идентификатора

  • Один или несколько прерываний пин-кода для систем, отличных от USB Type-C, реализуются одним из двух способов:

    1. Два прерывания, активированные по краю: один из них запускается при срабатывании пин-кода на соединителе, а другой , который запускается при плавающем закреплении идентификатора.
    2. Одно активное прерывание, которое находится на активном уровне при закреплении идентификатора.

• Перечисление USB-контроллера

  Контроллер двойной роли USB должен быть перечислен ACPI.

• Поддержка программного обеспечения

  Драйвер URS ожидает программного интерфейса, который позволяет управлять виртуальными шинами через соединитель. Этот интерфейс предназначен для SoC. Для получения дополнительных сведений обратитесь к поставщику SoC.

Эти функции OTG USB не поддерживаются в Windows:

• Обнаружение адаптера аксессуаров (ACA).
• Протокол запроса сеанса (SRP).
• Протокол согласования узлов (HNP).
• Подключение протокола обнаружения (ADP).

Конфигурация системы ACPI

Чтобы использовать драйвер URS, необходимо создать файл определения ACPI для системы. Кроме того, необходимо учитывать некоторые аспекты, связанные с драйвером.

Ниже приведен пример определения ACPI для контроллера двойной роли USB.

//
// 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}
        })
    }
}

Ниже приведены некоторые объяснения основных разделов файла ACPI:

• URS0 — это определение ACPI для контроллера двойной роли USB. Драйвер URS загружается на этом устройстве ACPI.

• USB0 и UFN0 — это дочерние устройства в области URS0. USB0 и UFN0 представляют два дочерних стека, перечисленные драйвером URS, и стеки узлов и функций соответственно. _ADR является средством, с помощью которого ACPI соответствует этим определениям устройства с объектами устройства, создаваемыми драйвером URS.

• Если контроллер использует одно и то же прерывание для обеих ролей, то на обоих дочерних устройствах можно описать одно и то же прерывание контроллера. Даже в этом случае прерывание по-прежнему может быть описано как "Эксклюзивный".

• Вы можете добавить этот файл определения ACPI по мере необходимости. Например, можно задать любые другие необходимые методы или свойства на любом из устройств в файле определения ACPI. Такие дополнения не препятствуют работе драйвера URS. Любые другие ресурсы, необходимые в любом из стеков, также можно описать в _CRS соответствующего устройства.

Драйвер URS назначает идентификаторы оборудования стекам узлов и функций. Эти идентификаторы оборудования являются производными от идентификатора оборудования устройства URS. Например, если у вас есть устройство URS, идентификатор оборудования которого — ACPI\ABCD1234, драйвер URS создает идентификаторы оборудования для стека узлов и функций следующим образом:

• Стек узлов: URS\ABCD1234&HOST

• Стек функций: URS\ABCD1234&FUNCTION

Пакеты установки драйвера INF

При необходимости пакеты драйверов сторонних производителей могут зависеть от этой схемы.

Если вы IHV или OEM, и вы думаете о предоставлении собственного пакета драйверов, ниже приведены некоторые аспекты.

• Пакет драйвера URS

  Идентификатор оборудования для контроллера двойной роли на каждой платформе добавляется в папку "Входящие" для URS. Однако если по какой-то причине не удается добавить идентификатор, IHV/OEM может предоставить пакет драйвера с INF, который требует или включает в себя inf-файл в папке "Входящие" и соответствует идентификатору оборудования.

  Этот пакет драйверов необходим, когда IHV/OEM требует наличия драйвера фильтра в стеке драйверов.

• Пакет драйвера узла

  Пакет драйвера IHV/OEM, который требуется или включает в себя папку " Входящие usbxhci.inf " и соответствует идентификатору оборудования узла. Соответствие идентификатора оборудования основано на схеме, описанной в предыдущем разделе.

  Этот пакет драйверов необходим, когда IHV/OEM требует наличия драйвера фильтра в стеке драйверов.

  Выполняется работа, чтобы драйвер URS назначит совместимый идентификатор XHCI для хост-устройства.

• Пакет драйвера функций

  Пакет драйвера IHV/OEM, который требуется или включает папку " Входящие" Ufxsynopsys.inf и соответствует идентификатору оборудования периферийных устройств. Соответствие идентификатора оборудования основано на схеме, описанной в предыдущем разделе.

  IHV/OEM также может включать драйвер фильтра в пакет драйвера.

См. также

• Справочник по драйверу контроллера двойной роли