开放主机控制器接口OHCI

OHCI (Open Host Controller Interface)由Compaq,Microsoft,National Semiconductor开发,它将更多负担放在了硬件上,而软件更简单. 规格书见:http://www.o3one.org/hwdocs/usb/hcir1_0a.pdf

Open Host Controller Interface（OHCI）

开放主机控制器接口
OHCI 是 USB 1.1 时代的开放主机控制器规范，用于控制 全速(12Mbps)、低速(1.5Mbps) USB 设备。

• 与 UHCI 并列，但寄存器不兼容
• 比 UHCI 更智能，硬件自动完成链表调度
• 负责：帧调度、 Bulk/Control/Interrupt/Isochronous 传输

USB 1.1 全速/低速主机控制器标准（Linux/嵌入式最常用）

二、OHCI 核心架构

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    OHCI 主机控制器                       │
└───────────────────┬─────────────────────────────────────┘
                    │
      ┌─────────────┴─────────────┐
      │                           │
┌─────▼─────┐               ┌─────▼─────┐
│  周期性调度   │            │  异步/批量调度  │
│ Periodic  │               │ Async/Bulk │
└─────┬─────┘               └─────┬─────┘
      │                           │
┌─────▼─────┐               ┌─────▼─────┐
│ 帧列表 Frame List │       │ 控制/批量队列头   │
│ 1024 项，1ms/帧  │        │ Control/Bulk Head│
└─────┬─────┘               └─────┬─────┘
      │                           │
┌─────▼─────┐               ┌─────▼─────┐
│    ED 链表   │◄──────────►│    ED 链表    │
│  端点描述符   │            │  端点描述符    │
└─────┬─────┘               └─────┬─────┘
      │                            │
┌─────▼─────┐               ┌─────▼─────┐
│   TD 链表    │            │   TD 链表    │
│ 传输描述符    │           │ 传输描述符    │
│ (ITD/ITD_TD) │           │(CTD/BTD/ITD) │
└─────┬─────┘               └─────┬─────┘
      │                            │
┌─────▼─────┐               ┌─────▼─────┐
│  中断/等时设备  │          │  控制/批量设备   │
└───────────┘               └───────────┘

结构说明（极简版）

1. ED（Endpoint Descriptor）

• 每个 ED 对应一个 USB 端点
• 保存：设备地址、端点号、方向、最大包长、速度
• 串联成链表，由硬件自动遍历

2. TD（Transfer Descriptor）

• 每个 TD 对应一次总线事务
• 保存：数据缓冲区、长度、PID、DATA0/DATA1、状态
• 挂在 ED 下方

3. 调度分类

• 周期性调度
  • 帧列表 Frame List（1024 项）
  • 用于：中断 + 等时
• 异步调度
  • 控制队列头 + 批量队列头
  • 用于：控制 + 批量

4. 与 EHCI 的对应关系

• OHCI ED ≈ EHCI QH
• OHCI TD ≈ EHCI qTD / iTD
• OHCI 帧列表 ≈ EHCI 周期列表

超精简记忆版

OHCI = 帧列表 + ED + TD

• 帧列表管周期
• ED 管端点
• TD 管传输
• 硬件自动跑链表，CPU 很轻松

1. 调度结构

OHCI 使用 帧列表 + 链表 完成所有传输：

• 帧列表 Frame List：1024 项，每项指向一个 ED
• 每 1ms 一帧，对应一个帧号

2. 两大核心数据结构

ED（Endpoint Descriptor）端点描述符

• 代表一个 USB 端点
• 保存：设备地址、端点号、方向、最大包长、速度、挂起链表
• 是调度的最小单元

TD（Transfer Descriptor）传输描述符

• 代表一次数据传输
• 包含：缓冲区地址、数据长度、PID、切换位、状态
• 多个 TD 可以串成一条链表

三、OHCI 四大 TD 类型

1. Control TD
   控制传输（枚举、配置）
2. Bulk TD
   批量传输（U 盘、打印）
3. Interrupt TD
   中断传输（鼠标、键盘）
4. Isochronous TD
   等时传输（音频、视频）

四、OHCI 寄存器（核心翻译）

1. 控制类

• HcControl：控制 OHCI 运行/复位/挂起
• HcCommandStatus：命令状态、调度使能
• HcInterruptStatus / HcInterruptEnable：中断状态与使能

2. 调度类

• HcHCCA：主机控制器通信区指针（驱动与控制器共享）
• HcFrameCounter：当前帧号
• HcPeriodicStart：周期性调度起始点
• HcListHead：批量/控制链表头

3. 端口类

• HcRhDescriptorA / B：根集线器描述
• HcRhStatus：根集线器状态
• HcRhPortStatus：端口状态（连接、复位、使能、速度）

五、OHCI 工作流程（总结）

1. 控制器复位
2. 初始化帧列表（Frame List）
3. 初始化 Bulk/Control 链表
4. 使能调度
5. 硬件自动遍历 ED → TD 执行传输
6. 完成后写中断，驱动处理 TD 状态

六、OHCI 关键特点（考试必背）

• 硬件自动调度链表，CPU 负担低
• 支持 等时、中断、批量、控制 全部传输类型
• 帧周期：1ms
• 帧列表：1024 项
• 只支持 FS/LS，不支持高速 HS
• 与 UHCI 不兼容，与 EHCI 是配套关系

七、最简一句话总结

OHCI 是 USB 1.1 的开放、智能、硬件自动调度的主机控制器，
用 ED + TD + 帧列表 完成全速/低速设备传输，
是 Linux/嵌入式最常见的 USB 1.1 控制器。