USB總線-RK3399 USB3.0控制器特性介紹（二）

1.RK3399 USB

下圖是RK3399 SOC的框圖。RK3399包含了2個USB2.0 Host控制器；兩個USB3.0 OTG控制器，同時相容USB2.0。USB3.0使用的是Synopsys公司的IP，驅動也使用Synopsys的dwc3 USB驅動。

2.USB3.0 OTG Controller簡介

USB3.0 OTG控制器可以作為主機（Host）、裝置（Device），或者根據從USB2.0 PHY和DFP/UFP/Data Role Swap輸入的ID狀态确定是USB2.0/3.0 OTG A裝置和B裝置。可以以Super-Speed/High-Speed/Full-Speed/Low-Speed的速度在主機與裝置之間進行資料傳輸。USB3.0 OTG控制器支援如下的特性：

（1）通用特性

• 相容規範
  • Universal Serial Bus 3.0 Specification, Revision 1.0
  • Universal Serial Bus Specification, Revision 2.0
  • eXtensible Host Controller Interface for Universal Serial Bus (xHCI), Revision 1.1
• 支援控制、批量（包括流）、中斷、等時傳輸
• USB3.0模式時可以同時輸入輸出，最大可達8Gbps的帶寬
• 在高延遲的系統中使用描述符緩存和資料預取改善系統性能
• USB2.0支援連結電源管理協定（LPM）；USB3.0支援U0、U1、U2、U3四種狀态
• 端點的動态FIFO記憶體配置設定
• 低速（LS）模式下支援Keep-Alive特性，高速和全速（HS/FS）模式下支援(micro-)SOFs特性
• 低MIPS（Million Instructions Per Second）支援
  • 驅動程式隻需要在傳輸建立時和高等級錯誤恢複時參與其中
  • 硬體自動将資料打包并路由到明确的管道（pipe）中

（2）應用程式接口特性

• AHB 從機（Slave）接口
• AXI 主機（Master）接口
  • 可程式設計的burst lengths，最大可設定到16
  • 可處理固定burst address對齊
  • 可程式設計數量的未完成讀/寫請求（outstanding read/write requests）最多16個
  • 并發讀/寫以獲得最佳USB3.0雙工操作性能

（3）USB3.0裝置特性

• 7個輸入（IN）端點，包括端點0
• 6個輸出（OUT）端點，包括端點0
• 13個端點傳輸資源，每個端點對應一個
• 靈活的端點配置，适用于多種應用/USB配置模式
• 硬體自動處理ERDY和burst
• 基于流（Stream-based）的批量端點可以自動控制啟動資料移動
• 在資料緩沖區中使用等時資料的等時端點
• 靈活的描述符，具有豐富的功能集，以支援緩沖區中斷調節，多次傳輸，同步，控制和分散的緩沖支援

（4）USB特定類裝置特性

• UASP（USB Attached SCSI Protocol）應用程式的流支援
• 分散資料包聚合以支援虛拟USB以太網
• 非中斷排程多以太網資料包
• 每端點的FIFO緩沖區配置設定可變
• 對于等時傳輸的應用，每個微幀的變長度有效載荷可以排程
• 高精度的同步傳輸微幀排程
• 可配置的端點類型選擇和動态 FIFO 配置設定，以促進多功能/複合裝置實作在set-config或alternate-setting過程中，裝置資源被重新配置以滿足配置或alternate設定的要求

（4）USB3.0 xHCI控制器特性

• 最多支援64個裝置
• 擁有一個interrupter
• 擁有1個USB2.0 port和1個Super-Speed port
• 擁有xHCI調試能力
• USB3.0/USB2.0并發傳輸，最大達8.48Gbps的帶寬
• 支援标準或開源的xHCI和類驅動程式

（5）USB 3.0 Dual-Role Device (DRD) 特性

• 靜态裝置操作
• 靜态主機操作
• 基于ID的USB3.0/USB2.0 OTG A裝置和B裝置

3.USB3.0 OTG Controller硬體框圖

從下面的硬體框圖中可以看出，USB3.0 OTG控制器内部的USB2.0和USB3.0的PHY和MAC是獨立的，各自使用自己的硬體。是以USB2.0和USB3.0的帶寬也是獨立計算的，USB2.0的帶寬并不會占用USB3.0的帶寬。USB3.0 OTG控制器由以下幾部分組成：

• Bus Interface/List Management: Register Interface/Data and Descriptors DMA

  management

• HS/FS/LS MAC : USB2.0 part logic
• SS MAC : SS part logic（USB3.0）
• USB2.0 PHY: UTMI+ interface USB2.0 PHY
• TypeC PHY: Pipe Interface Super-Speed PHY

參考資料

1. https://www.usb.org/
2. Rockchip RK3399TRM V1.3 Part1
3. Rockchip RK3399TRM V1.3 Part2
4. https://www.cnblogs.com/coryxie/p/3956463.html
5. Universal Serial Bus 3.12 Specification
6. Universal Serial Bus Specification Revision 2.0