基于DWC2的USB驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)-0x0D PHY寄存器讀寫代碼編寫與測(cè)試 (qq.com)

PHY寄存器讀寫

1.1前言

我們前面重點(diǎn)介紹了ULPI接口和PHY的寄存器，這一篇來(lái)進(jìn)行PHY寄存器讀寫的代碼編寫與測(cè)試。從這一篇開(kāi)始就正真進(jìn)入了驅(qū)動(dòng)編寫的過(guò)程了。

1.2 GPVNDCTL寄存器介紹

DWC2提供了讀寫PHY寄存器的機(jī)制，對(duì)于應(yīng)用來(lái)說(shuō)就是操作一個(gè)寄存器GPVNDCTL:PHY供應(yīng)商控制寄存器。能夠讀寫PHY寄存器這在有些底層問(wèn)題分析時(shí)很重要。

《DesignWare Cores USB 2.0 Hi-Speed On-TheGo (OTG) Databook》的P391 5.4.14 GPVNDCTL 有該寄存器的介紹。

IP必須配置OTG_VENDOR_CTL_INTERFACE = 1 才支持該功能。

GHWCFG3寄存器的b9查看該配置值。

對(duì)于UTMI+PHY，DWC_otg核心使用UTMI+供應(yīng)商控制接口進(jìn)行PHY寄存器訪問(wèn)。對(duì)于ULPI PHY，核心使用ULPI接口進(jìn)行PHY寄存器訪問(wèn)。應(yīng)用程序設(shè)置GPVNDCTL來(lái)訪問(wèn)PHY寄存器，并對(duì)PHY寄存器的訪問(wèn)進(jìn)行計(jì)時(shí)，應(yīng)用程序輪詢此寄存器中的VStatus Done位來(lái)確認(rèn)是否完成PHY寄存器的訪問(wèn)。

該寄存器的描述如下

偏移0x34 訪問(wèn)大小32位

我們重點(diǎn)關(guān)注和PHY讀寫有關(guān)的位域,其他的位暫時(shí)用不到,先不管。

NewRegReq: 軟件寫1觸發(fā)一次操作。

VStsDone: 當(dāng)應(yīng)用程序設(shè)置NewRegReq為1時(shí)，硬件清除該位，操作完成后硬件再置位該位。軟件查詢?cè)撐灰耘袛嗍欠裢瓿桑⒁獯a中需要考慮查詢超時(shí)機(jī)制。

VStsBsy: 忙標(biāo)志,正在進(jìn)行操作時(shí)硬件置位該位，操作完成時(shí)硬件清零，可以認(rèn)為是和VStsDone相反的標(biāo)志。

RegWr: 0表示讀PHY寄存器，1表示寫PHY寄存器

RegAddr: PHY寄存器地址,PHY立即寄存器的6位地址。設(shè)置為6'h2F用于擴(kuò)展PHY寄存器集訪問(wèn)。

VCtrl:UTMI+供應(yīng)商控制寄存器地址（VCtrl）供應(yīng)商定義的4位并行輸出總線的4位寄存器地址。該字段的位11:8被置于utmi_vontrol[3:0]上。ULPI擴(kuò)展寄存器地址（ExtRegAddr）PHY擴(kuò)展寄存器地址。

RegData: 寫寄存器時(shí)寫入寄存器的數(shù)據(jù)。讀寄存器時(shí)讀到的寄存器內(nèi)容，設(shè)置VStatus Done時(shí)有效。

DisUlpiDrvr:讀寫PHY寄存器無(wú)關(guān)，

應(yīng)用程序在完成ULPI Carkit中斷（GINTSTS.ULPICKINT）處理后設(shè)置此位。設(shè)置后，控制器將禁用輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器，并屏蔽ULPI接口的輸入信號(hào)。控制器在啟用ULPI接口之前清除該位。

1.3 代碼編寫

讀PHY寄存器

RegWr設(shè)置為0
RegAddr設(shè)置為立即寄存器的6位地址，如果是擴(kuò)展寄存器則設(shè)置為0x2F且設(shè)置VCtrl為擴(kuò)展寄存器的值。
NewRegReq置1啟動(dòng)操作
等待VStsDone變?yōu)?
讀出RegData

寫PHY寄存器

RegWr設(shè)置為1
RegAddr設(shè)置為立即寄存器的6位地址，如果是擴(kuò)展寄存器則設(shè)置為0x2F且設(shè)置VCtrl為擴(kuò)展寄存器的值。
RegData設(shè)置為待寫入寄存器的值
NewRegReq置1啟動(dòng)操作
等待VStsDone變?yōu)?

代碼如下

/**
 * \\fn static uint8_t hw_dwc2_is_vndctlsupt(void)
 * 判斷是否支持供應(yīng)商控制接口（VndctlSupt）
 * \\retval 0 不支持 供應(yīng)商控制接口（VndctlSupt）
 * \\retval 1 支持
*/
static uint8_t hw_dwc2_is_vndctlsupt(void)
{
    return ((USB_OTG_READ_REG(CFG_GHWCFG3_ADDR) & VNDCTLSUPT_MASK) > > VNDCTLSUPT_OFFSET) & 0x01;
    //return (uint8_t)(s_dwc2_reg_t- >ghwcfg3._b.vndctlsupt);
}


/**
 * \\fn  int hw_dwc2_read_phyreg(uint8_t regaddr, uint8_t* regval, uint32_t timeout)
 * \\param[in] regaddr PHY寄存器,立即寄存器和擴(kuò)展寄存器統(tǒng)一編碼,高2位為0表示立即寄存器,
 * 高兩位不為0表示擴(kuò)展寄存器。
 * \\param[out] regval 存儲(chǔ)讀出的寄存器值
 * \\param[in] timeout 查詢是否完成的次數(shù)
 * \\retval -1 不支持供應(yīng)商控制接口（VndctlSupt）
 * \\retval -2 讀超時(shí)
 * \\retval 0  讀成功
*/
int hw_dwc2_read_phyreg(uint8_t regaddr, uint8_t* regval, uint32_t timeout)
{
    /* 判斷是否支持供應(yīng)商控制接口（VndctlSupt） */
    if(hw_dwc2_is_vndctlsupt() == 0)
    {
        return -1;
    }
#if 0
    s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.regwr = 0; /* 讀模式 */
    if((regaddr & 0xC0) != 0)
    {
        /* 擴(kuò)展寄存器 */
        s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.regaddr = 0x2F;
        s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.vctrl = regaddr;
    }
    else
    {
        /* 立即寄存器 */
        s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.regaddr = regaddr;
        s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.vctrl = 0;    
    }
    s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.newregreq = 1;  /* 啟動(dòng)操作 */
    while ((s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.vstsdone == 0) && (timeout-- > 0));  /* 等待完成 */

    /* 根據(jù)標(biāo)志返回值或者錯(cuò)誤 */
    if(s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.vstsdone != 0)
    {
        *regval = s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.regdata;
        //s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.vstsdone = 1;  /* newregreq =1時(shí)硬件清0，沒(méi)必要手動(dòng)清零 */
        return 0;
    }
    else
    {
        return -2;
    }
#else
    uint32_t tmp = 0;
    tmp &= ~REGWR_MASK; /* 讀模式 */
    if((regaddr & 0xC0) != 0)
    {
        /* 擴(kuò)展寄存器 */
        tmp |= ((uint32_t)0x2F < < REGADDR_OFFSET);
        tmp |= ((uint32_t)regaddr < < VCTRL_OFFSET);
    }
    else
    {
        /* 立即寄存器 */
        tmp |= ((uint32_t)regaddr < < REGADDR_OFFSET);
        tmp |= ((uint32_t)0 < < VCTRL_OFFSET);  
    }   
    tmp |= NEWREGREQ_MASK;                       /* 啟動(dòng)操作 */
    USB_OTG_WRITE_REG(CFG_GPVNDCTL_ADDR,tmp);


    while(((USB_OTG_READ_REG(CFG_GPVNDCTL_ADDR)&VSTSDONE_MASK) == 0) && (timeout-- > 0));  /* 等待完成 */
    if(((USB_OTG_READ_REG(CFG_GPVNDCTL_ADDR)&VSTSDONE_MASK) != 0))
    {
        *regval = (USB_OTG_READ_REG(CFG_GPVNDCTL_ADDR) > > REGDATA_OFFSET) & 0xFF; /* 讀出寄存器的值 */
        USB_OTG_WRITE_REG(CFG_GPVNDCTL_ADDR,USB_OTG_READ_REG(CFG_GPVNDCTL_ADDR) | VSTSDONE_MASK);
        /* newregreq =1時(shí)硬件清0，沒(méi)必要手動(dòng)清零 */
        return 0;
    }
    else
    {
        return -2;
    }
#endif
}


/**
 * \\fn  int hw_dwc2_write_phyreg(uint8_t regaddr, uint8_t regval, uint32_t timeout)
 * \\param[in] regaddr PHY寄存器,立即寄存器和擴(kuò)展寄存器統(tǒng)一編碼,高2位為0表示立即寄存器,
 * 高兩位不為0表示擴(kuò)展寄存器。
 * \\param[out] regval 寫入寄存器的值
 * \\param[in] timeout 查詢是否完成的次數(shù)
 * \\retval -1 不支持供應(yīng)商控制接口（VndctlSupt）
 * \\retval -2 讀超時(shí)
 * \\retval 0  讀成功
*/
int hw_dwc2_write_phyreg(uint8_t regaddr, uint8_t regval, uint32_t timeout)
{
    /* 判斷是否支持供應(yīng)商控制接口（VndctlSupt） */
    if(hw_dwc2_is_vndctlsupt() == 0)
    {
        return -1;
    }


#if 0
    /* 不能使用結(jié)構(gòu)體單位域操作，因?yàn)閞egdata需要vstsdone=1才能訪問(wèn)
     * 且vstsdone是W1C，所以單位域讀-修改-寫時(shí)vstsdone寫入1導(dǎo)致清0，導(dǎo)致后面regdata不能寫入
    */
    s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.regwr = 1; /* 寫模式 */
    if((regaddr & 0xC0) != 0)
    {
        /* 擴(kuò)展寄存器 */
        s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.regaddr = 0x2F;
        s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.vctrl = regaddr;
    }
    else
    {
        /* 立即寄存器 */
        s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.regaddr = regaddr;
        s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.vctrl = 0;    
    }
    s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.regdata = regval; /* 寫入寄存器的值 */
    s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.newregreq = 1;    /* 啟動(dòng)操作 此時(shí)regdata回讀未0，導(dǎo)致回寫為0 不對(duì)*/
    while ((s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.vstsdone == 0) && (timeout-- > 0));  /* 等待完成 */

    /* 根據(jù)標(biāo)志返回值或者錯(cuò)誤 */
    if(s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.vstsdone != 0)
    {
        // s_dwc2_reg_t- >gpvndctl._b.vstsdone = 1;  /* newregreq =1時(shí)硬件清0，沒(méi)必要手動(dòng)清零 */
        return 0;
    }
    else
    {
        return -2;
    }
#else
    uint32_t tmp = 0;
    tmp |= REGWR_MASK; /* 寫模式 */
    if((regaddr & 0xC0) != 0)
    {
        /* 擴(kuò)展寄存器 */
        tmp |= ((uint32_t)0x2F < < REGADDR_OFFSET);
        tmp |= ((uint32_t)regaddr < < VCTRL_OFFSET);
    }
    else
    {
        /* 立即寄存器 */
        tmp |= ((uint32_t)regaddr < < REGADDR_OFFSET);
        tmp |= ((uint32_t)0 < < VCTRL_OFFSET);  
    }   
    tmp |= ((uint32_t)regval < < REGDATA_OFFSET); /* 寫入寄存器的值 */
    tmp |= NEWREGREQ_MASK;                       /* 啟動(dòng)操作 */
    USB_OTG_WRITE_REG(CFG_GPVNDCTL_ADDR,tmp);


    while(((USB_OTG_READ_REG(CFG_GPVNDCTL_ADDR)&VSTSDONE_MASK) == 0) && (timeout-- > 0));  /* 等待完成 */
    if(((USB_OTG_READ_REG(CFG_GPVNDCTL_ADDR)&VSTSDONE_MASK) != 0))
    {
        USB_OTG_WRITE_REG(CFG_GPVNDCTL_ADDR,USB_OTG_READ_REG(CFG_GPVNDCTL_ADDR) | VSTSDONE_MASK);
        /* newregreq =1時(shí)硬件清0，沒(méi)必要手動(dòng)清零 */
        return 0;
    }
    else
    {
        return -2;
    }
#endif
}

1.4 測(cè)試

1.4.1 立即寄存器讀VID PID

這里使用的PHY型號(hào)是USB3343

VID PID寄存器值如下

測(cè)試代碼如下

uint8_t regval;
    int res = 0;


    /* 讀VID PID */
    res = hw_dwc2_read_phyreg(0x00,&regval,1000);
    if(res != 0)
    {
        return res;
    }
    usb_hal_info("[VIDL]:0x%x\\r\\n",regval);
    res = hw_dwc2_read_phyreg(0x01,&regval,1000);
    if(res != 0)
    {
        return res;
    }
    usb_hal_info("[VIDH]:0x%x\\r\\n",regval);
    res = hw_dwc2_read_phyreg(0x02,&regval,1000);
    if(res != 0)
    {
        return res;
    }
    usb_hal_info("[PIDL]:0x%x\\r\\n",regval);
    res = hw_dwc2_read_phyreg(0x03,&regval,1000);
    if(res != 0)
    {
        return res;
    }
    usb_hal_info("[PIDH]:0x%x\\r\\n",regval);

打印如下，可以看到讀出的值是正確的

也可以直接使用仿真器修改寄存器操作

(gdb) set (unsigned int )0x03000034=0x02000000 // 讀0寄存器

(gdb) x /1xw 0x03000034

0x3000034: 0x08000024

(gdb) set (unsigned int )0x03000034=0x02010000 // 讀1寄存器

(gdb) x /1xw 0x03000034

0x3000034: 0x08010004

(gdb) set (unsigned int )0x03000034=0x02020000 // 讀2寄存器

(gdb) x /1xw 0x03000034

0x3000034: 0x08020009

(gdb) set (unsigned int )0x03000034=0x02030000 // 讀3寄存器

(gdb) x /1xw 0x03000034

0x3000034: 0x08030000

1.4.2 立即寄存器讀寫寄存器

0x16處的Scratch寄存器是用戶可以自由使用的寄存器，可以使用該寄存器測(cè)試

0x16對(duì)應(yīng)讀寫

0x17對(duì)應(yīng)Set

0x18對(duì)應(yīng)Clr

測(cè)試代碼如下

/* 讀Scratch Register初始值 */
    res = hw_dwc2_read_phyreg(0x16,&regval,1000);
    if(res != 0)
    {
        return res;
    }
    usb_hal_info("[Scratch Register]:0x%x\\r\\n",regval);


    /* 寫入0x55回讀是否正確 */
    hw_dwc2_write_phyreg(0x16,0x55,1000);
    if(res != 0)
    {
        return res;
    }
    res = hw_dwc2_read_phyreg(0x16,&regval,1000);
    if(res != 0)
    {
        return res;
    }
    if(regval != 0x55)
    {
        usb_hal_info("[Scratch Register Write Err]:0x%x\\r\\n",regval);
    }
    else
    {
        usb_hal_info("[Scratch Register Write OK]:0x%x\\r\\n",regval);
    }


    /* 0x55置位0xAA變?yōu)?xFF */
    hw_dwc2_write_phyreg(0x17,0xAA,1000);
    if(res != 0)
    {
        return res;
    }
    res = hw_dwc2_read_phyreg(0x16,&regval,1000);
    if(res != 0)
    {
        return res;
    }
    if(regval != 0xFF)
    {
        usb_hal_info("[Scratch Register Set Err]:0x%x\\r\\n",regval);
    }
    else
    {
        usb_hal_info("[Scratch Register Set OK]:0x%x\\r\\n",regval);
    }


    /* 0xFF清除0x55變?yōu)?xAA */
    hw_dwc2_write_phyreg(0x18,0x55,1000);
    if(res != 0)
    {
        return res;
    }
    res = hw_dwc2_read_phyreg(0x16,&regval,1000);
    if(res != 0)
    {
        return res;
    }
    if(regval != 0xAA)
    {
        usb_hal_info("[Scratch Register Clr Err]:0x%x\\r\\n",regval);
    }
    else
    {
        usb_hal_info("[Scratch Register Clr OK]:0x%x\\r\\n",regval);
    }

打印如下

直接使用仿真器操作

(gdb) set (unsigned int )0x03000034=0x02560055 //寫0x16寄存器為0x55

(gdb) set (unsigned int )0x03000034=0x02160000 //讀0x16寄存器

(gdb) x /1xw 0x03000034 //查看讀回來(lái)的值為0x55 正確

0x3000034: 0x08160055

(gdb) set (unsigned int )0x03000034=0x025700AA //設(shè)置0x16寄存器，即操作0x17置位0xAA位

(gdb) set (unsigned int )0x03000034=0x02160000 //讀0x16寄存器

(gdb) x /1xw 0x03000034

0x3000034: 0x081600ff //查看讀回來(lái)的值為0xFF 正確

(gdb)

1.4.3 問(wèn)題

位域操作和宏操作

寫regwr時(shí) done標(biāo)志被清零了，因?yàn)槭亲x-修改-寫的方式，VstsDone讀出來(lái)為1再修改其他位回寫時(shí)VstsDone寫入1，但是該位為W1C，寫1清0，所以回寫時(shí)會(huì)清除標(biāo)志。雖然這里不會(huì)有什么問(wèn)題，但是這里有編程者未意料到的副作用，在其他地方可能會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題，所以不建議使用位域一步步的操作。
位域的操作可能被優(yōu)化，比如這里位于regdata等因?yàn)槭亲止?jié)對(duì)齊的，所以使用了字節(jié)操作指令，但是按照DWC2手冊(cè)應(yīng)該要求都是按照32位訪問(wèn)的，所以這里帶來(lái)了未預(yù)料的問(wèn)題。
寫入regdata后，實(shí)際上回讀的值是0，所以最后s_dwc2_reg_t->gpvndctl._b.newregreq = 1;讀-寫0修改后讀出regdata是0，再寫入就是0了，而不是上一步寫入的s_dwc2_reg_t->gpvndctl._b.regdata = regval;了，所以不能使用這種位域一步步設(shè)置的方式。

以下驗(yàn)證regdata寫入是不能回讀的，寫入0x55回讀是0

所以regdata在手冊(cè)中描述的rw不完全是可讀可寫，而是寫時(shí)只寫不可讀，讀時(shí)只有Vstsdone才能讀。

位域操作有太多的副作用，比如上面的W1C，寫入不能回讀，位域訪問(wèn)寬度被優(yōu)化修改，等等都可能導(dǎo)致問(wèn)題，而且位域一步步操作都需要讀-修改-寫，所以效率也低，最好使用直接的寄存器宏一次讀出，臨時(shí)變量存儲(chǔ)修改，最后一次寫入的方式。

所以不能使用結(jié)構(gòu)體一步一步修改的方式，而是使用宏，一次性修改整個(gè)寄存器。

1.5總結(jié)

以上測(cè)試了PHY立即寄存器的讀寫，由于使用的PHY USB3343沒(méi)有擴(kuò)展寄存器，所以擴(kuò)展寄存器讀寫沒(méi)有測(cè)試。注意上面也介紹了盡量使用宏的方式進(jìn)行寄存器操作，而不要使用位域的方式，位域的方式存在諸多副作用。

審核編輯：湯梓紅

聲明：本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人，不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用，如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問(wèn)題，請(qǐng)聯(lián)系本站處理。舉報(bào)投訴

寄存器

寄存器

+關(guān)注

關(guān)注
31

文章
5423

瀏覽量
123436
usb

usb

+關(guān)注

關(guān)注
60

文章
8147

瀏覽量
270992
PHY

PHY

+關(guān)注

關(guān)注
2

文章
315

瀏覽量
52514
驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)

驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)

+關(guān)注

關(guān)注
0

文章
133

瀏覽量
12257
DWC2

DWC2

+關(guān)注

關(guān)注
0

文章
35

瀏覽量
235