OHCI USB 主機架構：中斷處理程序深度解析

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在 OHCI（Open Host Controller Interface）架構下，判斷 USB 資料傳輸是否完成，必須透過中斷處理程序來實現。當 USB 主機設定好 HcControl 與 HcCommandStatus 暫存器啟動傳輸後，控制器（如 AM9200）會自動執行資料傳輸，並定期檢查 HcDoneHead 暫存器的內容，將其轉移至 HCCA 的 DoneHead，隨後產生中斷，觸發中斷服務程式（ISR）。

中斷處理核心邏輯

在中斷處理程序中，首要任務是讀取 HcInterruptStatus 暫存器，檢查 WDH（Writeback Done Head） 位元是否為 1，以確認是否有傳輸描述子（TD）處理完畢。其他中斷狀態位通常不需理會。一旦發現 TD 完成，還需進一步判斷該 TD 是否為當前傳輸命令的最後一個 TD；若是，則標記命令執行結束，通知上層程式進行後續處理。

程式碼實作範例

/**
 * OHCI 中斷處理程序
 */
void AT91F_UHP_Handler(void)
{
    unsigned int status;
    unsigned char idx;
    unsigned char cc;

    // 取得 HcInterruptStatus 暫存器內容
    status = ohciGetIntrStatus();

    // 檢查 WDH 位，判斷是否有 TD 傳輸完畢
    if ((status & OHCI_HC_INTR_WDH) != 0)
    {
        // 依據目前執行的命令類型，確定 TD 數量
        switch (usbCmdState.cmdType)
        {
            case USB_CMD_TYPE_BULK_WRITE:
            case USB_CMD_TYPE_BULK_READ:
                idx = 3;
                break;

            case USB_CMD_TYPE_CTRL_READ:
                idx = 2;
                break;

            case USB_CMD_TYPE_CTRL_WRITE:
                idx = 1;
                break;

            default:
                usbCmdState.state = USB_CMD_OVER;
                ohciClearIntrStatus();
                return;
        }

        // 取得目前完成之 TD 的 Complete Code 值
        cc = getTdCC(ohciGetHccaDoneHead());

        // 判斷目前完成的 TD 是否為命令的最後一個 TD
        if (ohciGetHccaDoneHead() == usbGetLastTdAddr(idx))
        {
            usbCmdState.cmdResult = cc;
            usbCmdState.state = USB_CMD_OVER;
        }
        else
        {
            // 目前 TD 非最後一個，但執行失敗，不會繼續處理 TD 列表
            if (cc)
            {
                usbCmdState.cmdResult = cc;
                usbCmdState.state = USB_CMD_OVER;
            }
            else
            {
                // 目前 TD 非最後一個，等待繼續處理
                usbCmdState.state++;
            }
        }
    }

    // 清除 HcInterruptStatus 暫存器，以便產生新的中斷
    ohciClearIntrStatus();
}

實作心得與替代方案探討

早期嘗試直接輪詢 ohciGetIntrStatus() 判斷傳輸完成，但實測無法正確取得 TD 處理完畢的資訊。經調試發現，因端點描述子（ED）可掛載多個 TD，AM9200 處理速度關係，可能產生一個或多個中斷。因此，在 ISR 中必須判斷「目前結束的 TD 是否為該命令的最後一個 TD」，才能確保整個 ED 佇列真正處理完畢。

誠然，這種「檢查最後一個 TD」的做法屬於權宜之計。原本期望控制器提供專門暫存器，在 ED 佇列處理完畢時主動通知，但翻閱規格書未果，只能採用此法。若讀者有更優雅的解法，歡迎交流指教。