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基于DWC2的USB驅動開發-PING協議詳解 (qq.com)

一. 前言

這里先介紹下PING協議的背景和原理，我們不一上來就介紹PING包格式和協議，因為只有知其然知其所以然才能加深理解，任何事務都是有其出現的歷史背景的，不會憑空而生，所以理解背后產生的背景和原理很重要。

全/低速的批量/控制傳輸OUT事務，如果設備沒有就緒，則可以NAK表示端點不接受數據，主機可以稍后重發。以上過程存在一個問題，就是OUT數據之后設備NAK，OUT數據這部分時間會占用總線，如果設備一直未就緒一直NAK，主機一直重發將會大量占用總線。

高速設備旨在提高傳輸帶寬，所以對這種帶寬的浪費是不能容忍的，必須優化。

優化的思想其實很樸素，既然重發浪費帶寬，那么就先“問一下”，先“問一下”設備準備好了沒，只有收到設備回復準備好了再發數據，這樣“問一下”這句話很短占用帶寬不多，浪費較少。這個問一下就對應的PING包。

只在高速設備才支持PING，且只有控制傳輸和批量傳輸支持，且都是針對OUT。

控制傳輸OUT(數據和狀態階段，SETUP階段不支持PING)

批量傳輸OUT的數據階段。

二.PING包格式

Ping包的ID為0100B,和令牌包格式一樣

如下是一個實例

三.PING協議過程和實例

Ping的響應是硬件做的，因為設備需要接收主機連續的PING，如果軟件處理會來不及。

那么硬件怎么知道回主機的PING包回ACK還是NAK呢，這就是看軟件有沒有配置好DMA并設置CTL寄存器的EPena置位，如果軟件已經配置好了則硬件回ACK，并自動接收后面的OUT數據，并通過DMA搬運到用戶空間，反之則NAK。

過程如下:

1.主機OUT數據，設備返回了NAK

2.主機收到NAK，知道設備沒就緒，于是發PING

3.設備收到PING之后如果還未就緒則NAK，否則則ACK

4.主機按照描述符中的bInterval時間間隔重新發PING，直到設備ACK，設備ACK后發數據。

5.設備收到主機OUT的數據如果還可以繼續接收后面的數據則ACK，否則則發NYET。注意雖然前面PING設備ACK了，這里設備還是有可能NAK。

6. 主機如果收到設備的ACK則繼續發后面的數據，如果收到NYET則表示本次OUT數據成功,但是設備不能接收后續數據，發后面的數據前重復上面的PING過程，如果主機收到NAK則說明本次數據設備沒有接收，需要重新PING然后重發本次數據。

總結一下就是對于OUT數據設備可能有三種響應

ACK:本次接收了，還可以繼續接收后面的。

NYET:本次接收了，不能繼續接收。

NAK:本次未接收。

上述說明的設備對PING ACK了，但是對后面的數據OUT又NAK了的情況，是不正常的現象，設備都告訴主機準備好了，后面又沒有接收數據。

高速的批量/控制端點在其端點描述符中需要指定其最大NAK速率。每個bInterval 時間間隔內，端點最多允許NAK一次。如果端點的描述符bInterval為0則表示端點從不會NAK。

如果在數據階段之后發生超時，主機必須返回到PING階段。轉回PING狀態不會影響事務數據階段的data toggle 狀態。

以下是一個實例過程

(1)主機OUT數據，設備NAK了，表示設備不能接收

(2)主機看到設備NAK，不能接收,于是進入PING狀態。注意上面主機不會一上來就PING，因為這個時候還不知道設備能不能接收，所以先不管三七二十一發一把再說，萬一設備能接受呢。只有主機確認設備不能接收，即設備NAK之后才會進入PING狀態。

(3)設備一直NAK則主機一直PING

(4)設備終于ACK了主機的PING，表示可以接收數據了。

這里的ACK是設備的硬件做的，所以在此之前設備的軟件配置好了DMA并置位了DOEP的CTL寄存器的EPena位。

(5)主機OUT數據，設備也接受了，回了ACK，至此數據的OUT階段總算成功了。

第(5)步設備實際還有可能回NAK，表示未接收，回NYET表示本包接收但是不能接收下一包。

四. 總結

以上介紹了高速數據階段的PING協議，了解了過程和背景，對于驅動開發人員尤其要了解哪些是硬件做的，哪些是軟件做的，分別在什么階段什么時機做。

審核編輯：湯梓紅