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例）この例は送信１回で後は終わりなので例が悪いですけどぉ．．．
void main(void)
{
char USB_In_Buffer[] = {"TEST"} ;
putUSBUSART(USB_In_Buffer,4) ;
while(1) {
CDCTxService() ;
}
}
putsUSBUSART(char *data)
例）
void main(void)
{
char USB_Out_Buffer[64] ;
BYTE len ;
while(1) {
if (USBUSARTIsTxTrfReady()) {
len = getsUSBUSART(USB_Out_Buffer,64) ;
if(len != 0) {
// 受信処理を行う
}
}
}
}
上の図は、ＣＤＣクラスのディスクリプタ構成図です。
新しい機能(例 マウス)を追加したい場合は、インターフェイスディスクリプタを追加する事になります、
また、通常はコンフィギュレーションディスクリプタは１個のみだが、
＃２の構成が有る場合は[SET_CONFIGURATION]で切り替えたりが可能な様です。
尚、エンドポイントEP0は全てのUSB機器が実装している必要がある機能なので、
ディスクリプタには記述しません。
また、EP1 IN のインターラプト転送はこのソフトでは利用していないです。
ＵＳＢのプロトコル
ＵＳＢにて通信する際のデータフレーム構造やパケットの種類・論理プロトコルの話は、
[picfun(電子工作の実験室)]さんのこちら「USBの通信プロトコル」を見て下さい。
また、ホストとデバイス間のアプリレベルで通信される論理的な通信はエンドポイントとパイプの概念で
行われます。この概念の話は、こちらを見て下さい。
下記の方に記載「コントロール転送時のプロトコル」での通信図の構成としては、
データステージは、数トランザクションからなります、又はなしです。
ＵＳＢの基本動作
ＵＳＢ機器をパソコンに接続した場合に、デバイスとホスト間でやり取りされる基本の動作
(Enumeration：エニュメレーション)です、これは全てのＵＳＢ機器で行われます、
こちら「USBのプラグ＆プレイ」をまず読みましょう。
この通信はエンドポイント０(EP0 IN/OUT)を使い"コントロール転送"モードで行われる。
[USBデバイスのステート]
通常(USB規格)は①～⑥までの状態がエニュメレーション状況に応じて推移する。
ここの"usb_device.c"ではPICが起動し初期化を行った状態時、或いはUSBバスに接続されていない
状態(プルアップ接続は無し)の時を"DETACHED_STATE"としている。
また、[SET_ADDRESS]要求パケットが来た時点では"ADR_PENDING_STATE"となっていて、
アドレスを設定した時点で"ADDRESS_STATE"へ推移します。
① Attachedステート(USBバスに接続状態：ATTACHED_STATE)
② Poweredステート(電源投入状態：POWERED_STATE)
③ Defaultステート(EP0 受信準備完了状態：DEFAULT_STATE)
④ Addressステート(指定アドレス設定状態：ADDRESS_STATE)
⑤ Configuredステート(コンフィグレーション完了状態：CONFIGURED_STATE)
⑥ Suspendステート(サスペンド状態：省電力モードへ移行時)
Suspendステートが"usb_device.c"には無いが、
サスペンド状態の管理は"USBBusIsSuspended"フラグ変数で行っている様です。
標準デバイスリクエスト
ホストからのリクエストは、上記ＵＳＢの基本動作時や設定の変更/読込み時などに、
"コントロール転送"によって行われます。
リクエストの種類は、「おなかすいたさんのwikiHP」やこちらの「５.ＵＳＢシステムの動作概要12頁」
を見て下さい、今回はこの中から[GET_DESCRIPTOR] [SET_ADDRESS] [SET_CONFIGURATION]
[SET_FEATURE] [CLEAR_FEATURE]のみ実装しています。 *2)
ＣＤＣクラス固有のリクエスト
標準デバイスリクエスト以外にＣＤＣクラス固有のリクエストが有ります、これらはシリアル通信を
エミュレートする際のボーレート等の通信情報やフロー制御情報等のやり取りに使用されるが、
今回はこの機能は削除(又はコメント)して未実装にしています。
内容は、こちら「とりメモさんの 6.Communications Class 固有のメッセージ」や
「ポチの玉手箱さんのこちらＨＰ」を見ましょう。
コントロール転送時のプロトコル
上記ＵＳＢの基本動作時に行われるプロトコルの概要を記載します。(但し、PICでの内容)
コントロール転送は、エンドポイント０(EP0のIN/OUT)に対して行う事になっています。
コントロール転送のデータは８バイトづつの転送(１トランザクションあたり)となります。
こちらの「AzusaTekunoさんのＨＰ」に、ＵＳＢ機器とホストの接続時の通信内容ダンプが有ります、 *2)
参考になるので一見しましょう。
［GET_DESCRIPTOR］
この要求の１回目は、デバイスディスクリプタ[DEVICE]の送信要求が行われます、
しかしこの時はデバイスディスクリプタの最初のデータ８バイトのみしかホストは受け取らず、
８バイト読んだらステータスステージに移ってしまいます。
２回目の要求時は、
デバイスディスクリプタ[DEVICE]とコンフィギュレーションディスクリプタ[CONFIGURATION]と
ストリングディスクリプタ[STRING]の３回にわたり全てのデータを受け取ります。
但し、ストリングディスクリプタはいらない場合が有るようです、また、要求されたストリング番号の
データのみ送る事になります。
① ＰＩＣはハンドシェークパケットの送受信完了時に割り込みが発生します、
割り込みが発生するとUSTATレジスタにどこのエンドポイントで発生したか書かれているので
それを読み取り該当するBDT(EP0 OUT)よりパケットのデータを得ます。
(USTATレジスタは４バッファ有るので、４個とも参照する)
② パケットのデータが[SETUP]パケットで[GET_DESCRIPTOR][DEVICE]なら
デバイスディスクリプタのデータ情報をBDT(EP0 IN)にセットします。
③ ホストから[IN]パケットが来ればSIEが自動的にBDTの情報でデバイスディスクリプタのデータを
送信します。
④ ホストから[ACK]パケットが来た時点で次のデバイスディスクリプタのデータ８バイトをBDTにセット
します、以降は繰り返し。(但し途中でステータスステージが来たら終了処理に移ります)
データを送信する場合は、トランザクションごとに[DATA0] [DATA1] [DATA0]と交互に送る事に
なっているが、これはデータの欠落防止の為です。
例えばホストに30バイト送信する場合は、[8byte][8byte][8byte][6byte]と4回に分けて送信されるが、
24バイト等の場合は、[8byte][8byte][8byte]と丁度３パケットになる。
然し、この丁度の時は最後にデータ０の空パケット([SYNC][DATA0/1][CRC])を送信する事に
ＵＳＢ仕様がなっている様である、だから[8byte][8byte][8byte][0byte]です。
［SET_ADDRESS］
この要求はＵＳＢデバイス機器に対してホストからアドレスが割り振られます。
この要求が来るまではアドレス番号０(ADR0)で通信していて、これ以降は割り振られた
アドレス(例えばADR2)で通信する事になります。
また、この要求にはデータステージは有りません。
[SET_ADDRESS]は、[SETUP]パケットのステージ時にアドレス番号も伝えられますが、
実際にアドレス番号を設定するのは、ステータスステージが正常に終了した後になります。
［SET_CONFIGURATION］
この要求が来たら、通信する為のエンドポイント(EP1/2)の初期化やＣＤＣクラス固有の初期化などを
行います。
これ以降が終了後、ＥＰ２によるシリアル通信(バルク転送)が出来る様になります。
尚、ＥＰ１はホストへのインターラプト転送で機器からの事象通知メッセージ送信用みたいらしいが
ここでは利用していない。
シリアル通信(バルク転送)
1トランザクション辺り64バイト単位で転送し、最大255バイトまでのデータを連続転送可能です。
受信するアプリは、BDT(EP2 OUT)のSTATレジスタのUOWNビットを常に監視します、
で、SIEは受信されればBDTに情報をセットして、UOWNビットをCPU側(0)にするのでアプリ側は
受信したと判断します。
アプリは受信データを取り出し、次の受信の為にBDT(EP2 OUT)を準備し、UOWNビットを
SIE側(1)にして置きます。
データを送信する場合は、putUSBUSART( )関数で行います、これを発行すると関数はBDT(EP2 IN)に
送信情報をセットし、UOWNビットをSIE側(1)にして置きます。
後は、ホストから[IN]パケットが送られて来ればSIEが自動的にBDT情報でデータを送信します、
送信後はUOWNビットをCPU側(0)にします。
[IN]パケットは”送信するデータは有りますかぁ？”ってな感じでホストから定期的(1ms)に送られて来る
ので、SIEはBDTを見て送信データが無ければホストに[NAK]パケットを送信します。
※ ホストから[IN]パケットやＳＯＦトークンを定期的(1ms毎)に送ってきますがぁ、
エニュメレーション終了以降はアプリケーション側はこれに応える必要はないと思われます、
USBモジュールのハード(SIE)が行ってくれます。
なのでぇ、アプリはデータが受信されたかを定期的にチェックし、後は他の仕事をこなし必要時に
データ送信を行うで良い様に思います。
ＢＤＴ(バッファディスクリプタテーブル)
受信する場合は、EP(0/2) OUTに該当するBDTエリアへ受信データの格納先アドレスやデータサイズに
ステータス情報(UOWNビットはSIE側にする)をセットして置く必要が有ります。
送信する場合は、EP(0/2) INの該当するBDTエリアへ送信するデータの格納先アドレスやデータサイズ
ステータス情報(UOWNビットはSIE側にする)をセットして置く必要が有ります。
サスペンド
UIRbits.IDLEIFの割り込みレジスタビットがONすればホストがアイドル状態に移行したと判断します。
アイドル状態は、ホストからの何らかの通信がバス上で3ms以上途絶えた場合に発生します、
と言う事はホストからは定期的に何らかのパケットを送り続けると言う事です。
CDCクラスでは EP1 IN(2ms) / EP2 IN(1ms) にパケットが定期的に送られてきます。
IDLEIFの割り込み発生で、UCONbits.SUSPNDをONにするので、PICはUSBモジュールと
PIC内部周辺回路を省電力モードにします。
アイドル状態に移行した場合はUSB規格で0．5mA(100mA時)に消費電流を抑える必要が有る為、
バスパワーで動作しているユーザ回路は考慮が必要でしょう。
回路等を制御する場合は、USBCBSuspend( )関数に記述しましょう。
ホストをアイドル状態から復帰させる場合は、USBCBSendResume( )関数をコールします、
今回のプログラムでは何処からもコールされていない、ユーザが任意に利用するようである。
UIRbits.ACTVIFの割込みレジスタビットがONすればホストがアイドル状態から復帰したと判断します。
割込み発生でUCONbits.SUSPNDをOFFにしてUSBCBWakeFromSuspend( )関数が
コールされるので、ユーザ回路の復帰制御等を行う場合はこの関数に記述しましょう。
※ USBCBSendResume( )関数を利用するには、"USBGetRemoteWakeupStatus( ) == TRUE"で
ないとダメで、"TRUE"にするにはホストから[SET_FEATURE]パケットを受信した時の様である。
では、[SET_FEATURE]パケットを送るタイミングは？、
ＰＣのデバイスドライバのプロパティの｢電源管理｣タブ "このデバイスで、コンピュータのスタンバイ
状態を元に戻す事が出来るようにする" チェックボックスがチェックされた時と思われるが、
｢USB Serial Port｣ドライバのプロパティに｢電源管理｣タブが見当たらない。
コンフィギュレーションディスクリプタの設定に"_RWU"を追加すればリモートウエイクアップの
機能をデバイスが持っている事をホストに知らせる事が出来るのだがぁ．．．．．
追加しても｢電源管理｣タブが現れない。他にやり方が有る様だがちょっとぉ不明です。
ＰＳ．
｢電源管理｣タブはHIDクラスにのみ現れるのかも？
また、”チェックボックスがチェックされた時”ではなくチェックされていれば、ＰＣがスリープ状態に
移行する時に[SET_FEATURE]パケットを送って来る事が判明した。
尚、"_RWU"が指定してあれば、スリープ状態から復帰する時に[CLEAR_FEATURE]パケットを
送って来ます。
それからＰＣがスリープ状態の時に、"TRUE"になっていなくても強制的にUSBCBSendResume( )
関数を実行させて見た結果、ＰＣは正常にウエイクアップした。 *1)
"v2016-11-07"用記事とリンク切れ見直し(*2) 2017/01/22
追記(*1) 2013/09/19
【きむ茶工房ガレージハウス】
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