dwc3 linux usb3.0 driver架构

USB 控制器

1. DRD driver

DRD驱动在usb/dwc3

1.1 dts

dwc3@44000000 {
/* Compatible ID used by the Linux driver for this kind of device */
compatible = "snps,dwc3";
/* Register bank location: AddressMSB, AddressLSB, SizeMSB, SizeLSB */
reg = <0x0 0x44000000 0x0 0x100000>;
interrupts = <0 8 4>;
dr_mode = "otg";
extcon = <&extcon_dwc3>;
};


extcon_dwc3: extcon_dwc3 {
compatible = "linux,extcon-usb-gpio";
id-gpio = <&porta 1 0>;
};

dr_mode可以配置为otg、host或者peripheral。

1.2 drd driver

usb/dwc3/core.c:

static struct platform_driver dwc3_driver = {
.probe = dwc3_probe,
.remove = dwc3_remove,
.driver = {
.name = "dwc3",
.of_match_table = of_match_ptr(of_dwc3_match),
.acpi_match_table = ACPI_PTR(dwc3_acpi_match),
.pm = &dwc3_dev_pm_ops,
},
};

static const struct of_device_id of_dwc3_match[] = {
{
.compatible = "snps,dwc3"
},
{
.compatible = "synopsys,dwc3"
},
{ },
};

1）首先根据"snps,dwc3"进行dts和driver的匹配，执行dwc3_probe()

2. 在dwc3中先调用 dwc3_get_dr_mode()取得usb mode（dr_mode），这可以是otg、host或者device

3）然后调用 dwc3_core_init()初始化usb PHY interface和usb PHY，usb PHY的初始化参照第4节。

4）最后调用 dwc3_core_init_mode()初始化usb mode：

如果dr_mode为device，则初始化gadget。

如果dr_mode为host，需要初始化xHCI驱动。在dwc3_host_init函数的最后调用platform_device_add(xhci)添加platform device（xhci-hcd），用于匹配xHCI driver（xHCI driver为platform driver），参照第3节。

如果dr_mode为otg，需要根据extcon来选定一个角色（host或者device）进行初始化，所以还需要extcon驱动的支持，参照第2节。

2. extcon driver

extcon驱动在drivers/extcon中，利用gpio或其他信号脚提供一种通知机制，控制usb DRD 模式的切换（作为host或者device）。

2.1 driver

extcon/extcon-usb-gpio.c:

tatic const struct of_device_id usb_extcon_dt_match[] = {
{ .compatible = "linux,extcon-usb-gpio", },
{ /* sentinel */ }
};

static struct platform_driver usb_extcon_driver = {
.probe = usb_extcon_probe,
.remove = usb_extcon_remove,
.driver = {
.name = "extcon-usb-gpio",
.pm = &usb_extcon_pm_ops,
.of_match_table = usb_extcon_dt_match,
},
.id_table = usb_extcon_platform_ids,
};

1）首先根据"linux,extcon-usb-gpio"进行dts和driver的匹配，执行usb_extcon_probe()

2）在 usb_extcon_probe()中，先调用devm_extcon_dev_register()注册设备

3）然后为gpio注册一个中断处理程序，在该中断处理中处理gpio中断，并将信息通过通知链机制发送给DRD driver

4）DRD driver收到消息后，切换usb的角色，重新初始化usb驱动，作为device或者host

3. xHCI driver

xHCI驱动在usb/host中，主要初始化xHCI。xHCI作为usb host部分的驱动。

3.1

usb/host/xhci-plat.c：

static struct platform_driver usb_xhci_driver = {
.probe = xhci_plat_probe,
.remove = xhci_plat_remove,
.driver = {
.name = "xhci-hcd",
.pm = &xhci_plat_pm_ops,
.of_match_table = of_match_ptr(usb_xhci_of_match),
.acpi_match_table = ACPI_PTR(usb_xhci_acpi_match),
},
};

static int __init xhci_plat_init(void)
{
xhci_init_driver(&xhci_plat_hc_driver, &xhci_plat_overrides);
return platform_driver_register(&usb_xhci_driver);
}

1）在xhci_plat_init中调用platform_driver_register(&usb_xhci_driver)注册platform driver（"xhci-hcd"）

2）首先根据name="xhci-hcd"匹配到platform device后，执行xhci_plat_probe

3）在xhci_plat_probe中，进行xHCI的初始化，最后添加到usb core中

4. usb PHY driver

dwc3的PHY初始化主要在 dwc3_core_init中完成，如果确实需要初始化PHY，还需要相关PHY驱动的配合（提供具体的操作函数）。

1）synopsys采用femtoPHY，femtoPHY通常情况下无需初始化（设置）其寄存器，只有调试或使用特殊功能时才需要访问。也就是说，对于femtoPHY，我们可以不写驱动来进行初始化。

2）虽然不需要初始化PHY，但我们依然需要配置usb controller的PHY interface（PIPE、ULPI、UTMI），这在 dwc3_phy_setup中实现。

3）对于某些类型的PHY，必须要进行初始化，这就需要配置dts设置usb-phy或者phy-names。PHY初始化主要由 dwc3_core_get_phy和 dwc3_core_soft_reset等函数调用。里面用到的函数指针需要在相关PHY驱动中进行实现并注册。