16.USB控制器

16.1 USB控制器简介

CH559内嵌USB控制器和双USB收发器，特性如下:

1. 支持USBHost主机功能和USBDevice设备功能；
2. 支持USB2.0全速12Mbps或者低速1.5Mbps；
3. 支持USB控制传输、批量传输、中断传输、同步/实时传输；
4. USB主机模式下提供双端口Root-HUB，可以同时管理两个USB设备；
5. 支持最大64字节的数据包，内置FIFO，支持中断和DMA。

CH559的USB相关寄存器分为3个部分，部分寄存器是在主机和设备模式下进行复用的。

1. USB全局寄存器；
2. USB设备控制器寄存器；
3. USB主机控制器寄存器。

16.2 全局寄存器

USB接收长度寄存器(USB_RX_LEN):

USB中断标志寄存器(USB_INT_FG):

USB中断状态寄存器(USB_INT_ST):

bUIS_TOKEN1和bUIS_TOKEN0组成MASK_UIS_TOKEN，用于USB设备模式下标识当前USB传输事务的令牌PID：00表示OUT包；01表示SOF包；10表示IN包；11表示SETUP包。

USB杂项状态寄存器(USB_MIS_ST):

USB中断使能寄存器(USB_INT_EN):

USB控制寄存器(USB_CTRL):

由bUC_HOST_MODE、bUC_SYS_CTRL1和bUC_SYS_CTRL0组成USB系统控制组合:

USB设备地址寄存器(USB_DEV_AD):

DMA当前缓冲区地址寄存器(USB_DMA):

16.3 设备寄存器

在USB设备模式下CH559提供了端点0、1、2、3、4共5组双向端点，所有端点的最大数据包长度都是64字节。

端点0是默认端点，支持控制传输，发送和接收共用一个64字节数据缓冲区。

端点1、端点2、端点3各包括一个发送端点IN和一个接收端点OUT，发送和接收各有一个独立的64字节或者双64字节数据缓冲区，支持控制传输、批量传输、中断传输和实时/同步传输。

端点4包括一个发送端点IN和一个接收端点OUT，发送和接收各有一个独立的64字节数据缓冲区，支持控制传输、批量传输、中断传输和实时/同步传输。

每组端点都具有一个控制寄存器UEPn_CTRL和发送长度寄存器UEPn_T_LEN(n=0/1/2/3/4)，用于设定该端点的同步触发位、对OUT事务和IN事务的响应以及发送数据的长度等。

作为USB设备所必要的USB总线上拉电阻可以由软件随时设置是否启用，当USB控制寄存器USB_CTRL中的bUC_DEV_PU_EN置1时，CH559根据bUD_LOW_SPEED在内部为USB总线的DP引脚或者DM引脚连接上拉电阻，并启用USB设备功能。

当检测到USB总线复位、USB总线挂起或唤醒事件，或者当USB成功处理完数据发送或者数据接收后，USB协议处理器都将设置相应的中断标志并产生中断请求。应用程序可以直接查询或在USB中断服务程序中查询并分析中断标志寄存器USB_INT_FG，根据UIF_BUS_RST和UIF_SUSPEND进行相应的处理；并且，如果UIF_TRANSFER有效，那么还需要继续分析USB中断状态寄存器USB_INT_ST，根据当前端点号MASK_UIS_ENDP和当前事务令牌PID标识MASK_UIS_TOKEN进行相应的处理。如果事先设定了各个端点的OUT事务的同步触发位bUEP_R_TOG，那么可以通过U_TOG_OK或bUIS_TOG_OK判断当前所接收到的数据包的同步触发位是否与该端点的同步触发位匹配，如果数据同步，则数据有效；如果数据不同步，则数据应该被丢弃。每次处理完USB发送或者接收中断后，都应该正确修改相应端点的同步触发位，用于同步下次所发送的数据包和检测下次所接收的数据包是否同步；另外，通过设置bUEP_AUTO_TOG可以实现在发送成功或者接收成功后自动翻转相应的同步触发位。

各个端点准备发送的数据在各自的缓冲区中，准备发送的数据长度是独立设定在UEPn_T_LEN中；各个端点接收到的数据在各自的缓冲区中，但是接收到的数据长度都在USB接收长度寄存器USB_RX_LEN中，可以在USB接收中断时根据当前端点号区分。

端点n控制寄存器(UEPn_CTRL):

由bUEP_R_RES1和bUEP_R_RES0组成的MASK_UEP_R_RES用于控制端点n的接收器对SETUP/OUT事务的响应方式：00表示应答ACK或就绪；01表示超时/无响应，用于实现非端点0的实时/同步传输；10表示应答NAK或忙；11表示应答STALL或错误。

由bUEP_T_RES1和bUEP_T_RES0组成的MASK_UEP_T_RES用于控制端点n的发送器对IN事务的响应方式：00表示应答DATA0/DATA1或数据就绪并期望ACK；01表示应答DATA0/DATA1并期望无响应，用于实现非端点0的实时/同步传输；10表示应答NAK或忙；11表示应答STALL或错误。

端点n发送长度寄存器(UEPn_T_LEN):

USB设备物理端口控制寄存器(UDEV_CTRL):

USB端点1、4模式控制寄存器(UEP4_1_MOD):

由bUEP4_RX_EN和bUEP4_TX_EN组合控制USB端点0和4的数据缓冲区模式，参考下表。

USB端点2、3模式控制寄存器(UEP2_3_MOD):

由bUEPn_RX_EN和bUEPn_TX_EN以及bUEPn_BUF_MOD(n=1/2/3)组合分别控制USB端点1、2、3的数据缓冲区模式，参考下表。其中的双64字节缓冲区模式，USB数据传输时将根据bUEP_*_TOG=0选择前64字节缓冲区，根据bUEP_*_TOG=1选择后64字节缓冲区，实现自动切换。

USB端点n缓冲区起始地址(UEPn_DMA)(n=0/1/2/3):

注：接收数据的缓冲区的长度>=min（可能接收到的最大数据包长度+2字节，64字节）

16.4 主机寄存器

在USB主机模式下CH559提供了一组双向主机端点，包括一个发送端点OUT和一个接收端点IN，数据包的最大长度是64字节，支持控制传输、批量传输、中断传输和实时/同步传输。

由主机端点发起的每一个USB事务，在处理结束后总是自动设置中断标志UIF_TRANSFER。应用程序可以直接查询或在USB中断服务程序中查询并分析中断标志寄存器USB_INT_FG，根据各中断标志分别进行相应的处理；并且，如果UIF_TRANSFER有效，那么还需要继续分析USB中断状态寄存器USB_INT_ST，根据当前USB传输事务的应答PID标识MASK_UIS_H_RES进行相应的处理。

如果事先设定了主机接收端点的IN事务的同步触发位bUH_R_TOG，那么可以通过U_TOG_OK或bUIS_TOG_OK判断当前所接收到的数据包的同步触发位是否与主机接收端点的同步触发位匹配，如果数据同步，则数据有效；如果数据不同步，则数据应该被丢弃。每次处理完USB发送或者接收中断后，都应该正确修改相应主机端点的同步触发位，用于同步下次所发送的数据包和检测下次所接收的数据包是否同步；另外，通过设置bUEP_AUTO_TOG可以实现在发送成功或者接收成功后自动翻转相应的同步触发位。

USB主机令牌设置寄存器UH_EP_PID是对USB设备模式下的USB端点1控制寄存器的复用，用于设置被操作的目标设备的端点号和本次USB传输事务的令牌PID包标识。SETUP令牌和OUT令牌所对应的数据由主机发送端点提供，准备发送的数据在UH_TX_DMA缓冲区中，准备发送的数据长度设置在UH_TX_LEN中；IN令牌所对应的数据由目标设备返回给主机接收端点，接收到的数据存放在UH_RX_DMA缓冲区中，接收到的数据长度存放在USB_RX_LEN中。

USB主机辅助设置寄存器(UH_SETUP):

USB主机接收端点控制寄存器(UH_RX_CTRL):

USB主机令牌设置寄存器(UH_EP_PID):

USB主机发送端点控制寄存器(UH_TX_CTRL):

USB主机发送长度寄存器(UH_TX_LEN):

USB主机HUB端口状态寄存器(USB_HUB_ST):

USB主机HUBn端口控制寄存器(UHUBn_CTRL)(n=0、1):

USB主机端点模式控制寄存器(UH_EP_MOD):

由bUH_EP_TX_EN和bUH_EP_TBUF_MOD组合控制USB主机发送端点数据缓冲区模式，参考下表。

由bUH_EP_RX_EN和bUH_EP_RBUF_MOD组合控制USB主机接收端点数据缓冲区模式，参考下表。

USB主机接收缓冲区起始地址(UH_RX_DMA):

USB主机接发送冲区起始地址(UH_TX_DMA):