USB_DIY2

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USB DIY 講座（三） --- USB 特質（續）

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我會利用這個章節，很快的把USB 的基本幾個我認為比較實務的特質講完後，下一個章節就直接切入實務操作面，當然，在這個章節裡，我也會稍微提到相關的應用觀念。最早，我進入USB時，也是很惶恐，尤其我也不是真正念電子電機出身的，但或許真的進入的比較早，大家都是從頭學起，所以，也就沒什麼感覺了。所以從此我真的可以深深的體會到，唯有新領域新東西，才有新的研發動力。否則，若已經進入大量生產時，就沒什麼研發了，剩下的就是生產管理。這也就是為什麼喜歡浸淫在研發工作的原因。但是一般人的觀念都是：看到哪一家公司成名了，在想進去，其實，那時最辛苦的，因為多多少少多了一點生產管理，少了那麼一點研發的氣息了。

不多說，就開始下一個章節單元。

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特質七：USB Data Travels in Packets

	Identified by "Packet ID"(PID)。規格第八章，看了您也不懂在講什麼？因為您不是作IC設計的。
	Token packet tells what's coming。有點像傳輸的表頭。
	Data packets deliver bytes。協定的最終的目的就是傳資料。
	Handshake packets report success or otherwise 。就協定就是有來有往。我想一般USB的書都會給您這張圖：您應該不陌生！請問有多少人看了這張圖有感覺或會體會的到呢？您有發現他是3X3 所構成的東西嗎？什麼？ 3x3 ？就是上圖中有三種顏色，每個顏色裡又分成三大packets 。這就是USB protocol 最基本的精神。說真的，您若看不懂這張圖，您大概就不太會寫USB Device 的程式了。因為絕大部分的USB Controller IC 都是依據這個Protocol 發訊息中斷給您的8051 。因為在許多不同的應用中，有可能您USB沒有 Isochronous/Interrupt/Bulk 傳輸介面，但一定要有Control Token ! 所以，才有這張圖。看不太懂？！我換個方式您就懂：這張圖SHOW是一個Vendor Command ，（就是下一個我自己定義的命令給我的 USB Device )，所以，他是Setup-Out-In ! 什麼是Vendor Command ? 就是Setup 裡面那個0x40 (規格書裡的第九章）。Out 的內容是我的命令參數或資料。最後一個 Null In ，把整個Protocol 給完成掉。至於我下完命令後，USB Device 怎麼回答我呢？或是我的命令中要USB Device 傳一些資料給我，我該怎麼辦？答案如下：再下一個Setup-In-Out 的Control Token !就可以把資料抓進來了。這張圖裡還透露了許多您用USB 產品時您所不知的玄機: 第一：每一個小protocol 都是在SOF 之後，這就是我所說的：UHCI 介面的USB 南橋。所以，就可以看出他是Intel 授權（或他本身）的南橋晶片。那OHCI是長什麼樣子呢？就是這3x3 全擠在兩個SOF之間。所以，您要用USB Controller 時就得小心，因為OHCI的Procotol 會很快，您USB Controller IC 最好強壯一點。所以，是要跟您說的是USB Controller IC 不要隨便用，要不然相容性問題會讓您作不完。第二：您有沒有留意到我圖中，Packet # 都是連號的！哈～哈～因為我USB Controller 中的MCU 性能好，所以沒不會有任何遲疑。別人的可能都還要回幾個NAK 讓PC 主機等一下。第三：就是我上述所說的第二點：每一個ACK 都可以不用急得回 HOST PC 。既然MCU 速度不夠就讓他等，但是，Setup 後面那的ACK不能用NAK擋～否則，您USB 裝置當場就會被PC給踢出去！（要重新插拔，甚至要重新開機）。放心好了，您不用擔心，這個問題IC會把您解決掉這個問題的。也輪不到您擔心。第四：很明顯的，一般USB Controller IC 會在每一個ACK 時發個中斷訊息給您的。所以，我才跟您說：看不懂這張圖，就不用寫USB Device Firmware 了。

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特質八：Bulk/Ctrl/Int Transfers Have Error Recovery

	Success = ACK token。您MCU大部分會有中斷訊息被告知。
	Error = No response (timeout)。千萬不要有這個問題發生。
	Busy = NAK token (try again later)。您的MCU性能不好的話，可以多加利用。規格沒有規定NAK一定在某一個時間內得結束。您愛用NAK檔到明天也不會有事。看了我上面那張圖就什麼也不必附加說明了。

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特質九：USB Projects Require a Significant Code Development Effort

	Device Side。
	USB housekeeping firmware。這一部份我想您要寫得好，USB功力要一定的程度。
	Application firmware。就是寫一般8051 ，要我講，就是污辱您了。
	Host side。
	Driver (maybe)。這一部份一般都用Microsoft DDK 寫。
	Application software。這一部份我都是用Visual C++ 寫，因為跟底層好連接。
	我想這一部份大概就是想 USB DIY 最痛苦的地方了，我們中國人就是歹命，有時認為跟別人很難溝通，又溝通不來，最好什麼都自己作，結果，現在的東西要學的實在太多了，好不容易搞懂USB的東西後，竟然還有PC的東西要搞清楚，偏偏現在 PC 的作業系統儼然像隻大怪獸一樣。MFC 看起來很容易，（因為程式小小的卻可以做出漂漂亮亮的視窗程式），但都抓不到頭緒。唉～說真的，說到這兒，我也不知道該如何教您了。就求求老天爺給您一天 48 小時，外加兩個頭腦。否則，我也不知道有更好的方法嗎？

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特質十：Conform to a standard USB device class, and you won't need to write a driver

	BIG incentive。您因為大家不想歹命啊。
	Spend effort making firmware class-compliant。這是老外的看法，我想K英文規格還不如動手寫程式還比較快一點。
	In Win 98 。您大概不會想理他了。
	HID (Human Interface Device)。您拿USB只作這個？太辛苦了吧。
	Speakers。ISO 的東西，您還要我講什麼呢？
	Additional Win 2000 and Millennium device。
	Mass Storage (MSDC)。我也做過，就是照表操課，玩過一次就好。
	Still image。有時為了配合上層的應用程式，還是很辛苦。最後這兩項說明了在USB DIY過程中，您將面臨很大的心裡掙扎，我要不要學軟體？說真的，標準Class 驅動程式好像很吸引人，但我跟您說：這是留給做大量產品用的。給那些人多勢眾的公司作的，不要以為用這些驅動程式的公司裡就不必養軟體工程師，我跟您說：養的才多呢。因為要去分析到底Microsoft 在驅動程式裡埋了那些機關？又這些標準的驅動程式的上層應用程式也未必比較好寫。我是覺得您既然要用USB 就是只是想拿他作一個介面，也不想搞這麼多支枝旁節的，所以，就套一個簡單方便，又別人認證過的東西最快。這樣子，您懂嗎？！

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最後的總結：

我講這麼多一些基本實務上的概念性的東西，倒不是在賣弄學問，規格書白紙黑字，大家都可以人手一本好好的K他好幾遍，但是，當您碰到實際問題時，您根本對不到問題是指向規格的哪一部份？或甚至說，規格沒提到我怎麼辦？！規格是死的，應用是靈活的。我提的那些細節的東西都是很實際的問題。同樣是依循同一個規格，為什麼人家作出來的東西這麼好，我的東西就比較差？！這是因為您只是輕描淡寫的去面對您所面對的問題。

當然，當您真正動手作的時候，尤其是DIY 時，您就不得不自己去面對許多技術上的問題，不會的可以問人家，但是問不到或連要問也不知道怎麼問的時候您怎麼辦？！相信我所相信的：若許多東西，如果沒有一點訣竅在裡面的話，很多東西也輪不到您作了。為什麼？您台大畢業，人家也是台大畢業，您一天24 小時，別人也是一天24 小時，您覺得您的優勢在哪？！您可能要好好的思考這個問題，因為接下來我就要開始動手作了。

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