OTG(usb2.0)强制Host调试全记录

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一、调试背景：

我所使用的处理器有一个USB 1.1 host接口，但是速度太慢，最高速度12Mbps；另外还有一个OTG接口，兼容EHCI(host), device, OTG, 通常这个接口会用来处理Mass storage和Android的adb调试，作为slave接口，连接PC机。也可以用来连接如wifi，3G, 无线电视等高速通信模块，这里将作为host接口。因此，这里就需复用一个OTG接口，分别充当host或device的角色，目前实现方法有两种：模拟开关与hub连接。模拟开关我认为控制简单，且不会影响连接速度。

二、调试的这些招数：

1. 这行文字的出现，让我看到了春天：

“usb 1-1: new high speed USB device using xxx9xx-ehci and address 2”

调试usb host驱动，这行串口输出的文字，一定能让你兴奋无比，因为这代表这你要的USB ehci(host)设备驱动已经加载，至于成功不成功，还得往后看，如果后面再没有错误信息出现，那么，恭喜你，你的USB设备已经成功枚举，后面就是加载厂商提供的设备驱动了，如果您比较幸运，轻松就可以完成工作，拿到奖金。但是，不一定每一次都会这么的幸运，人总需要在逆镜中成长，为了这一行文字，不幸的朋友和幸运的朋友都跟我一起来看看其中的奥妙吧。

1)首先我们来看看你的系统有几个USB相关的驱动，分析你的USB驱动架构；

xxx-otg

xxx-u2o

xxx-u2h

xxx-ehci -> 对应于 drivers/usb/host/ehci-xxx.c, drivers/usb/host/ehci-hcd.c中有对应注册的模块位置；

mass storage, adb驱动通常都会在gadget驱动中实现。

2)找到我们想要的USB模块吧，如果没有就自己依照现有例程编一个吧，EHCI有自己的标准驱动函数结构，并在drivers/usb/host/ehci-hcd.c注册你要的ehci host驱动;

3)ehci-xxx.c中，通过usb_add_hcd()加载你想要的hcd驱动，也可通过usb_remove_hcd()移除hcd驱动，在probe加载hcd驱动之后，就可以在设备启动上电后，检测到，并打印出上面引号中的一行；

4)khubd是一个关键的内核进程，USB设备的即插即用就全靠他了，在drivers/usb/core/hub.c中实现，系统启动后，用ps命令可以看到这个内核线程。

2. 这行文字一定让你疯狂，khubd timed out，天哪。Hi, 朋友，忍忍吧，看完所有的USB代码，仍然不知所措，这时候，只能叹息一下可怜的工程师命运，认命吧，这就是工程师的宿命，也难怪有两下嘴皮子工夫的都不来干这苦哈哈事情，也不能寐的日子从此开始了，可产生的原因和结果，往往让你大跌眼镜。不管怎么样，还是先来分析一下产生的原因吧。

“usb 1-1: khubd timed out on ep0in len=18/64”

1)先看一看这行文字在哪里吧，find命令在drivers/usb/core/message.c中usb_start_wait_urb()函数里发现了它，执行wait_for_complete_timeout()后出现超时，而报错；

2)再往下看吧，wait_for_complete_timeout()等待context->done的置位，如果在限定时间没有置位，则出现超时错误，然后往上层函数返回错误，然后USB会尝试再枚举几次，打印如下文字：

“usb 1-1: new high speed USB device using xxx9xx-ehci and address 2”

“usb 1-1: new high speed USB device using xxx9xx-ehci and address 3”

“usb 1-1: new high speed USB device using xxx9xx-ehci and address 4”

…

最后以无奈地失败告终。我这里便跟系统开了个玩笑，不管超时了，直接将其返回0(成功)，哈哈，看来软件没有我想象想象的智能，居然显示枚举成功了，我不知道是该哭还是笑，是不是黎明前的黑暗呢，不管怎样，生活还得继续，坚持就会成功；

3)context->done到底在哪里置位呀，调查中发现，ehci_irq调用到了urb->complete(), 对context->done进行置位，调试发现ehci中断启动正常，ehci_irq()也会启动，为什么就是不会调用到urb->complete()呢？天哪，中断状态寄存器状态不正常呀，根本检测不到是什么中断，也就不对其中断进行处理了，系统认为已经处理好了中断，不理他了，让khubd苦苦相等，愁白了头呀，没路了。这里还有一个奇怪的现象，系统启动里，设备ehci中断状态竟然正常，枚举成功，再次启动USB设备，就会出现time out的错误；

4)实在没招，按照多年调试驱动的直觉经验，开始怀疑是不是USB reset不正常，开始啃USB specification, 研究USB reset, 发现除了SE0信号与PC reset信号有些差别外，没什么本质的差别，况且启动时的成功枚举时，reset信号也差不了太多呀，我只有无情地排除了这个假设；

5)“山重水复疑无路”，也不知道那“一村”什么时候才能找到了，喝杯茶吧。之前也试了好多次，ID pin脚接地，以前也调过，一般ID pin脚接地后，host驱动加载都很正常，这次发现都不灵了。一杯茶水下肚，奇迹发生了，看来还是特级龙井的威力大呀，启动后，ID pin脚接地，再次加载驱动，中断状态正常，枚举成功，这样屡试不爽，次次成功。

3. 看到类似这一行文字，没有别的错误出现，朋友，如果几天没睡个好觉，那么什么也别想了，好好睡一觉，再干吧。多少美好的青春岁月，流失到了这如烟如海的代码之中，别迷失了自我，还有更多比这代码更重要的东西在。痛苦在这里也暂告一段落，找个电影好好欣赏一下吧，忘记昨日的痛苦，享受一下成就，尽管明天还有痛。

“usb 1-1: configuration #1 chosen from 1 choice。”

如果打开了调试用的宏定义，还会看到以下更详细的枚举信息。

usb 1-1: New USB device found, idVendor=148f, idProduct=3070

usb 1-1: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3

usb 1-1: Product: 802.11 n WLAN

usb 1-1: Manufacturer: Ralink

usb 1-1: SerialNumber: 1.0

4. 世界永远都不是千篇一率的，不要永远期望自已掉进的是同一个陷井，下一次你遇到的不一定是同样的问题，从原理上根本的掌握，才能真正的处变不惊，成为一个真正成熟而优秀的BSP工程师。建议认真的通篇读一读第三部分提到的标准文档，比看任何资料都有用，当然这要考验你的英文功底了。真正优秀的BSP工程师，不能仅仅是软件，对硬件时序更应成竹在胸。这里所看的现象，不一定是您能遇上的，对设备时序的理解才是真正的王道。

我们不妨来看看几个USB的时序吧，几个经验跟大家分享一下吧。

1）reset时序：

(图1)

(图2)

如图1, 图2, 两根信号线分别是USB D+/D- pin脚，图1是与PC机USB连接时，产生的reset信号，SE0, KJKJKJ信号都非常清楚，图2是我所调试的嵌入式USB设备连接时，

产生的reset信号，SE0信号表现的不是很清楚，其实我后来发现，各种不同设备是有差异的，这也是正常的reset时序。

2）枚举过程时序：

(图3)

图3是一个USB reset，设备枚举的数据传输过程，USB插入后，D＋拉低，然后reset, 然后，开始数据传输，USB2.0数据传输的脉冲比较低，一般只有500mV左右。

三、建议一定要看的参考资料：

1. Universal Serial Bus Specification, Rev. 2.0.

这个是对付USB必备的宝典，个人认为第七章和第九章是需要认真读的，特别是第七章，主要是讲接口的时序，不妨用示波器对照分析一下，一定收获不小，哥们，行动吧，别看着问题束手无策。

2. Enhanced Host Control Interface Specification for Universal Serial Bus.

这个是USB补充标准文档，如果你的USB host也是EHCI标准的，那么跟你的CPU spec中描述的EHCI章节对照阅读一下吧，有些不一定会是完全标准的EHCI接口，所以寄存器定义和配备都不会完全一样，不过也都大同小异了。

3. On-The-Go Supplement to the USB2.0 Specification, Rev 1.0

这也是USB的增补文档，OTG接口可以做host角色, 也可以作device角色，但他不是Host, 也不是device, 在他确认自己的角色之前，一般有两个硬件协议时序：HNP, SRP, 不过我遇到的真正支持OTG的设备不多，那最后，我只有强制将其设置为Host角色或者Device角色了，那么OTG接口的ID pin脚就可以实现你的愿望了，如果要强制为Host, ID pin脚就需要拉低，OTG文档要求ID pin脚对地不能高于10Ω。详细的自己去学习吧。

4. USBlyzer工具，PC上的好工具，学习分析USB协议的好工具，好好利用一下吧。