DE19900369A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Ausführung einer Steuerübertragung auf einem Universal Serial Bus - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ausführung einer Steuerüber­ tragung über einen Universal Serial Bus (USB), insbesondere das Antworten auf ein Setup, auf Daten und auf Statustransaktionen einer Steuerübertragung.

Der USB ist eine normierte Peripherieschnittstelle für den Anschluß von Personalcomputern an eine große Vielzahl von Geräten, beispielsweise digitale Telefonleitungen, Monitore, Mo­ dems, Mäuse, Drucker, Scanner, Spielcontroller, Tastaturen und andere Peripheriegeräte. Der USB ersetzt deshalb bekannte Schnittstellen, wie serielle Anschlüsse RS-232C, parallele An­ schlüsse, PS/2-Schnittstellen und Spiel/MIDI-Anschlüsse.

Beim USB nutzen alle angeschlossenen Geräte, die mit einem Personalcomputer mit Hilfe einer einzigen Verbindungsart verbunden sind, einen "Tiered Star"-Aufbau. Ein Host- Personalcomputer umfaßt einen einzigen USB-Controller. Der Host-Controller bildet die Schnittstelle zwischen dem USB-Netzwerk und dem Host-Personalcomputer. Der Host- Controller steuert alle Zugriffe auf USB-Mittel und überwacht die Bus-Topologie. Ein USB- Hub bildet USB-Anschlußpunkte für USB-Geräte.

Ein Beispiel eines "Tiered Star"-Aufbaus eines USB-Netzwerks ist in Fig. 1 dargestellt. Der Host PC 100 ist ein typischer Personal Computer mit einer USB-Anschlußverbindung über den Host-Controller 102. Der Host-Controller 102 ist direkt mit dem Basis-Hub 110 verbun­ den, welcher typischerweise als Teil des Host-PCs 100 implementiert ist. Das Verbindungs­ gerät 120, der Hub 130 und das Gerät 140 sind mit dem Host-Controller 102 durch den Basis- Hub 110 verbunden. Die Geräte 132 und 134 sind mit dem Host-Controller 102 durch den Hub 130 und den Hub 110 verbunden.

Das Verbindungsgerät 120 umfaßt die Geräte 124, 126 und den Hub 122. Der Hub 122 des Verbindungsgerätes 120 ist mit dem Host-Controller durch den Hub 110 verbunden. Die Ge­ räte 124 und 126 des Verbindungsgerätes 120 sind mit dem Host-Controller 102 durch den Hub 122 und den Hub 110 verbünden. Ein praktisches Beispiel für ein Verbindungsgerät ist ein integriertes Drucker- und Faxgerät. Der Drucker könnte das Gerät 124 sein, und das Fax­ gerät könnte das Gerät 126 sein.

Der in Fig. 1 dargestellte verbundene "Star-Aufbau" erlaubt die Datenübertragung von ver­ schiedenen Geräten in den und aus dem Host-PC 100. Wenn Daten von dem Host an ein Ge­ rät übermittelt werden, so ist dies ein Abwärtstransport durch die miteinander verbundenen Hubs. Wenn Daten von den Geräten an den Host übermittelt werden, ist dies ein Auf­ wärtstransport durch die miteinander verbundenen Hubs.

Die USB-Hubs und -Geräte können ohne einen kompletten Neustart des USB-Netzwerkes miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden. Auf die Verbindung eines Gerätes oder eines Hubs an einen Aufwärts-Hub wird der Aufwärts-Hub den Host-Controller über eine Statusänderung informieren. Gemäß dem USB-Protokoll wird der Host-Controller den Anschluß des Hubs aktivieren, an welchen das Gerät angeschlossen wurde. Der Host- Controller wird anschließend jedem Gerät eine einmalige funktionelle Adresse zuweisen. Die Anschlüsse werden bei der Zuweisung der einmaligen funktionellen Adressen durch den Host-Controller 102 der Reihe nach aktiviert. Nach dem Anschluß eines Verbindungsgerätes weist der Host-Controller jedem Gerät in dem Verbindungsgerät eine einmalige funktionelle Adresse zu. In Fig. I wird den Geräten 124, 126, 132, 134 und 140 zusammen mit den Hubs 110, 122 und 130 nach der Verbindung mit das USB-Netzwerk eine einmalige funktionelle Adresse zugewiesen.

Eine USB-Funktion ist ein USB-Gerät, welches in der Lage ist, Informationen auf dem Bus zu übertragen und zu empfangen. Eine Funktion kann eine oder mehrere Konfigurationen haben, wobei jede die Schnittstellen definiert, die das Gerät bilden. Jede Schnittstelle ist ihrer­ seits von einem oder mehreren Endpunkten gebildet.

Ein Endpunkt ist das Datenzuflußende oder Datenabflußende. Ein Endpunktkanal dient der Bewegung der Daten zwischen USB und Speicher, und vervollständigt den Weg zwischen dem USB-Host und dem Endpunkt der Funktion. Ein USB-Gerät kann zu jeder Zeit bis zu 16 derartige Endpunktkanäle unterstützen. Jeder Endpunktkanal hat dieselbe funktionelle Adres­ se.

Bei der Initialisierung eines Gerätes assoziiert der Host-Controller einen Kanal mit den End­ punkt-Funktionen. Der Kanal ermöglicht es dem Host-Controller Daten in und aus einem Host-Speicherpuffer an die und von den Endpunkten zu bewegen. Auf dem USB können zwei Arten von Kanal-Kommunikationsbetriebsarten implementiert werden: Strom und Nachricht. Stromdaten haben keine definierte USB-Struktur. Nachrichtendaten haben eine definierte USB-Struktur.

Bei der Initialisierung wird einem Kanal ein Anspruch auf USB-Buszugriff und -Bandbreitennutzung zugewiesen. Diese Zuweisung bestimmt die Priorität bei der Übertragung von Daten über einen speziellen Kanal zu einem Endpunkt. Die Eigenschaften des Endpunk­ tes werden bei der Initialisierung auch mit dem Kanal assoziiert. Derartige Eigenschaften um­ fassen den maximalen Datennutzlastenbereich, die Direktionalität der Übertragungen und andere geeignete, charakterisitische Daten. Diesen Eigenschaften werden von dem Host bei der Datenübertragung über den Kanal benutzt.

Die Zuweisung eines Anspruchs auf USB-Buszugriff und -Bandbreite an einen Kanal, er­ möglicht es dem Host-Controller, Aufwand zu betreiben, um zu sichern, daß alle Eingangs- /Ausgangsdaten-Anftagen an die Endpunkte, über die verfügbare Bandbreite des USB-Busses angemessen bedient werden können. Die Zuweisung von Ansprüchen auf Buszugriff und -bandbreite zu einem Kanal, begrenzt die Zuordnung zu später konfigurierten Geräten. Wenn die Bandbreite eines USB-Busses vollständig zugeordnet ist, kann nachfolgend konfigurierten Geräten keine Bus-Bandbreite zugeordnet werden. Hieraus folgt, daß nachfolgend konfigu­ rierte Geräte keine Kanäle zugeordnet werden können.

Nachdem der Initialisierungsprozeß abgeschlossen ist, ist die Zuordnung der Kanäle zu spezi­ ellen Endpunkten eines Gerätes fest, und kann nicht verändert werden, bis das Gerät getrennt wird, oder ein Reset ausgeführt wird. Entsprechend wird Geräten mit einer Vielzahl von End­ punkt-Funktionen eine Vielzahl von Kanälen zugeordnet, die jeder mit einem speziellen End­ punkt verbunden sind.

Jeder Endpunkt ist eine adressierbare Einheit auf dem USB und muß auf IN- und OUT-Token (Eingangs- und Ausgangs-Token) von dem USB-Host-Controller antworten. Die IN-Token zeigen an, daß der Host den Empfang von Informationen von einem Endpunkt verlangt. Die OUT-Token zeigen an, daß der Host Informationen an einen Endpunkt senden wird.

Auf das Erkennen eines an einen Endpunkt adressierten IN-Tokens ist der Endpunkt für das Antworten mit einem Datenpaket verantwortlich. Wenn der Endpunkt momentan verstopft ist, wird ein STALL-Handshake-Paket gesendet. Wenn der Endpunkt freigegeben ist, aber keine Daten anliegen, wird ein negatives Quittier-Handshake-Paket (NAK) gesendet.

In ähnlicher Weise ist der Endpunkt beim Erkennen eines an einen Endpunkt adressierten OUT-Tokens für den Empfang eines von dem Host gesendeten Datenpaketes und dessen Speicherung in einem Puffer verantwortlich. Wenn der Endpunktkanal am Ende einer Daten­ übertragung zeitweise blockiert ist, wird ein STALL-Handshake-Paket (Quittier-Paket) ge­ sendet. Wenn der Endpunktkanal am Ende einer Datenübertragung zeitweise nicht freigege­ ben ist, so wird kein Handshake-Paket gesendet. Wenn der Endpunktkanal empfangsbereit ist, aber kein Puffer vorhanden ist, in welchem die Daten gespeichert werden können, wird ein NAK-Handshake-Paket gesendet.

Ein nicht aktivierter Endpunkt oder ein Endpunkt, welcher momentan nicht auf einen End­ punktkanal abgebildet ist, antworten nicht auf IN-, OUT- oder SETUP-Token.

Der USB definiert vier Arten der Datenübertragung über einen Kanal: Steuer-, Bulk-, Inter­ rupt- und Isochron-Übertragung.

Steuer-Übertragungen werden von dem Host zur Konfigurierung eines Gerätes nach dem An­ schluß an einen Hub genutzt. Steuerübertragungen können von dem Host-Controller auch für die Implementierung spezieller Transaktionen mit einem Gerät genutzt werden.

Bulk-Übertragungen sind sequentielle Übertragungen, im allgemeinen Übertragungen von großen Datenmengen. Bulk-Übertragungen liefern zuverlässige Transaktionen durch die Nut­ zung von Fehlererkennung und dem erneuten Senden von fehlerhaften Daten. Die Busband­ breite, welche für eine Bulk-Übertragung zugeordnet wird, kann jede verfügbare Bandbreite sein, da Bulk-Übertragungen nicht zeitempfindlich sind.

Interrupt-Übertragungen sind kleine spontane Datentransaktionen, die von einem Gerät ausge­ hen.

Isochron-Übertragungen sind kontinuierliche Echtzeitdatentransaktionen. Isochron- Übertragungen sind einem Teil einer USB-Netzwerk-Bandbreite ausschließlich zugeordnet, um einen rechtzeitigen Abschluß der Isochronen-Übertragungen zu sichern.

Die USB-Vorschrift definiert ein Steuer-Übertragungsprotokoll zur Nutzung bei der Konfigu­ rierung, Führung und Überprüfung des Status eines Gerätes. Eine Steuerübertragung setzt sich aus einer Setup-Transaktion, welche angeforderte Informationen von dem Host zu dem Gerät bewegt, optionalen Daten-Transaktionen, welche Daten in einer durch die Setup-Transaktion angezeigte Richtung senden, und einer Status-Transaktion, welche Status-Informationen von dem Gerät zu dem Host zurücksendet, zusammen. Die Setup-Transaktion spezifiziert den Umfang der Daten, welche während der Daten-Transaktion gesendet werden sollen.

Das Auftreten einer IN- oder OUT-Daten-Transaktion (Eingangs- oder Ausgangs-Daten- Transaktionen) in der Steuer-Transaktion liefert drei mögliche Transaktionssequenzen: eine Steuer-Schreib-Sequenz, eine Steuer-Lese-Sequenz und eine Steuer-"No-Data"-Sequenz. Jede dieser Sequenzen wird im folgenden im Detail beschrieben.

In Fig. 4A ist eine Steuer-Schreib-Sequenz dargestellt. Die Steuer-Schreib-Sequenz umfaßt drei Stufen: Eine Setup-Stufe, eine Daten-Stufe und eine Status-Stufe. Die Setup-Stufe um­ faßt ehe SETUP-Transaktion 410 mit einem DATA0-PID. Die SETUP-Transaktion 410 legt fest, daß eine OUT-Daten-Stufe folgen wird. Die Daten-Stufe umfaßt eine OUT-Transaktion 412 mit einem DATA1-PID. Die OUT-Transaktion 412 wird gefolgt von einer OUT- Transaktion 414 mit einem DATA0-PID. Dieser Transaktion folgen so viele Transaktionen, wie benötigt werden, um die notwendigen Daten von dem Host zu übertragen. Dieses hängt vom Umfang der Daten in dem Host und vom Umfang der übertragenen Pakete ab. Der DATA-PID wechselt zwischen 1 und 0 für die in der Daten-Stufe genutzten OUT- Transaktionen. Die abschließende OUT-Transaktion 416 beendet die Daten-Stufe. Die Status- Stufe umfaßt eine einzelne IN-Transaktion 418 mit einem DATA1-PID.

Fig. 4B zeigt eine Steuer-Lese-Sequenz. Die Steuer-Daten-IN-Sequenz umfaßt drei Stufen: eine Setup-Stufe, eine Daten-Stufe und eine Status-Stufe. Die Setup-Stufe umfaßt eine SETUP-Transaktion 420 mit einem DATA0-PID. Die SETUP-Transaktion legt fest, daß ein IN-Daten-Stufe folgen wird. Die Daten-Stufe umfaßt eine IN-Transaktion 422 mit einem DATA1-PID. Auf die IN-Transaktion 422 folgt eine IN-Transaktion 424 mit einem DATA0- PID. Diesem Token folgen so viele Transaktionen, wie benötigt werden, um die notwendigen Daten von dem Gerät zu übertragen. Dieses hängt vom Umfang der Daten in dem Gerät und dem-Umfang der übertragenen Pakete ab. Der DATA-PID wechselt zwischen 1 und 0 für die in der Daten-Stufe genutzten IN-Transaktionen. Die abschließende IN-Transaktion 426 been­ det die Daten-Stufe. Die Status-Stufe umfaßt eine einzelne OUT-Transaktion 428 mit einem DATA1-PID.

Fig. 4C zeigt eine Steuer-"No-Data"-Sequenz. Die Steuer-"No-Data"-Sequenz umfaßt zwei Stufen: eine Setup-Stufe und eine Status-Stufe. Die Setup-Stufe umfaßt eine SETUP- Transaktion 420 mit einem DATA0-PID. Die Status-Stufe umfaßt eine einzelne IN- Transaktion 428 mit einem DATA1-PID.

In Fig. 3 ist ein Flußdiagramm einer Setup-Transaktion dargestellt. Die Transaktion beginnt mit der Sendung des SETUP-Tokens 310 von dem Host. Eine Setup-Transaktion umfaßt im­ mer einen DATA0-PID für das Datenfeld. Das Gerät antwortet anschließend durch das Sen­ den eines ACK-Handshakes, um die SETUP-Transaktion zu vervollständigen.

Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm einer IN-Transaktion. Die IN-Transaktion beginnt mit dem Senden eines IN-Tokens 510 von dem Host an das Gerät. Das Gerät sollte dann mit dem pas­ senden DATA-Paket 512 (entweder ein DATA0 oder ein DATA1-Paket) antworten. Wenn das Gerät jedoch zeitweise nicht in der Lage ist, ein DATA-Paket zurückzusenden, so wird es statt dessen ein NAK-Handshake 514 zurücksenden. Wenn das Gerät nicht in der Lage ist, ein DATA-Paket zurückzusenden, und eine Host-Intervention für die Wiederaufnahme verlangt, wird es einen STALL-Handshake 516 zurücksenden. Auf den Empfang des DATA-Paketes 512 wird der Host mit einem ACK-Handshake 518 antworten.

Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm einer OUT-Transaktion. Die OUT-Transaktion beginnt mit dem Senden eines OUT-Tokens 610 von dem Host an das Gerät. Der Host sendet danach das passende DATA-Paket 612 (entweder ein DATA0- oder ein DATA1-Paket). Wenn das Gerät das DATA-Paket 612 ohne Fehler empfangt, und wenn es zum Empfang eines anderen Pake­ tes bereit ist, sendet es ein ACK-Handshake 614 zurück. Wenn das Gerät das DATA-Paket 612 ohne Fehler empfängt, dieses Paket jedoch erneut vom Host gesendet haben möchte, sen­ det es ein NAK-Handshake 614 zurück. Der NAK-Handshake wird benutzt, wenn ein für ein DATA-Paket vorgesehener Endpunkt in einem Zustand ist, welcher zeitweise den Empfang des DATA-Paketes verhindert. Wenn das Gerät das DATA-Paket 612 empfängt, jedoch noch in einem STALL-Zustand ist, sendet es einen STALL-Handshake zurück, um anzuzeigen, daß der Host nicht versuchen sollte, das Paket erneut zu senden. Wenn das Datenpaket 612 mit einem CRC- oder einem Bit-Stuff-Fehler ('Verstopft-Fehler') empfangen wurde, wird kein Handshake zurückgesendet.

Der USB verlangt, daß ein angeschlossenes Gerät einen unerwarteten SETUP-Token akzep­ tiert.

Um SETUP-Token und das entsprechende DATA0-Paket zu akzeptieren, ordnen USB-Geräte Speicher ausschließlich für den Empfang dieser Daten zu. Für den Empfang von Token ord­ nen USB-Geräte zusätzlich wenigstens einem anderen Endpunkt Speicher zu. Da ein USB- Gerät bis zu sechzehn Endpunkte unterstützen kann, ist jedem Endpunkt Speicher für den Empfang von Token für diesen Endpunkt und für das Senden und Empfangen von Daten oft ausschließlich zugeordnet.

Zu jedem Zeitpunkt kann nur ein Endpunkt aktiv sein. Dementsprechend wird Speicher, der mit einem inaktiven Endpunkt verbunden ist, nicht gelesen, um Daten über den USB zu über­ tragen. In gleicher Weise wird der mit einem inaktiven Endpunkt verbundene Speicher nicht mit Daten von dem USB beschrieben. Trotzdem bewahrt jeder Endpunkt typischerweise aus­ schließlich zugeordneten Speicher.

Deshalb besteht Bedarf an einem USB-Gerät, welches keine jedem Endpunkt ausschließlich zugeordnete Speicherpuffer verlangt. Darüberhinaus besteht Bedarf an einem USB-Gerät, welches keinen ausschließlich einem Steuer-Endpunkt zugeordneten Speicher verlangt, aber in der Lage ist, unerwartete SETUP-Token zu akzeptieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Speicherraum zu schaffen, auf den eine Vielzahl von Endpunktkanälen zur Datenübertragung zugreifen kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Speicherraum zu schaffen, auf den eine Vielzahl von Endpunktkanälen für den Datenempfang zugreifen kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, daß ein SETUP-Token in einem Ready-Zustand immer akzeptiert wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, den Speicherumfang zu reduzieren, welcher einem Steuer-Endpunktkanal ausschließlich zugeordnet werden muß.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Speichenraum zu schaffen, der von verschie­ denen Arten von Endpunktkanälen gemeinsam genutzt werden kann.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einem Datenprozessor die Überprüfung eines Set­ up-Paketes einer Steuer-Übertragung in einen Speicher zu erlauben, und dem Prozessor an­ schließend die Vorbereitung des Resets der Steuerübertragung zu erlauben.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Controller zu schaffen, welcher die Steuer­ übertragung ausführt und welcher automatisch mit einem geeigneten Handshake antwortet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Doppelpufferspeicher zum Senden und Empfangen von Daten zu schaffen.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Speicherleitung für die Übertragung von Da­ ten von einem USB zu einem Speicher zu schaffen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Betreiben eines Steuerend­ punktes auf einem USB die folgenden Schritte:

• - Bereitstellen eines Sender-Empfängers, welcher zum Senden und Empfangen von Daten betreibbar mit dem USB verbunden ist;
• - Bereitstellen eines Controllers, welcher mit dem Sender-Empfänger funktionell verbun­ den ist, wobei der Controller Daten an den Sender-Empfänger zur Übertragung über den USB liefert, und wobei der Controller Daten annimmt, welche der Sender-Empfänger über den USB empfängt;
• - Bereitstellen eines Speichers, welcher betreibbar mit dem Controller verbunden ist, wo­ bei der Controller Daten in dem ersten Speicher sichern kann und Daten aus dem ersten Speicher kopieren kann;
• - Bereitstellen einer Funktion, welche funktionell mit dem Speicher und dem Controller verbunden ist, wobei die Funktion Befehle an den Controller liefern kann, Daten in dem Speicher sichern kann und Daten aus dem Speicher kopieren kann;
• - Empfangen eines SETUP-Tokens von einem Host an dem USB, wobei der SETUP- Token anzeigt, daß der Host eine Steuerübertragung ausführen wird;
• - Empfangen eines ersten DATA0-Paketes von dem Host auf dem USB, wobei das erste DATA0-Paket anzeigt, daß die Steuerübertragung einer Datenstufe mit wenigstens einer Datentransaktion umfassen wird; und
• - Zuordnen eines Teiles des Speichers für die wenigstens eine Datentransaktion, wobei die Funktion die Zuordnung ausführt und eine erste Speicheradresse an den Controller liefert, und wobei die erste Speicheradresse auf eine erste Speicherstelle innerhalb des Teiles des Speichers zeigt.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfaß ein Gerät zur Verbindung mit einem USB:

• - einen Pufferspeicher zur Speicherung von Daten;
• - einen Controller, welcher funktionell mit dem Pufferspeicher und einem USB ver­ bunden ist, der Controller aufweisend:
  • - einen ersten und einen zweiten Speicheradressen-Zeiger, wobei der erste und der zweite Speicheradressen-Zeiger eine Adresse innerhalb des Pufferspeichers halten;
  • - Logik für einen Endpunktkanal-Zustand zur Bewahrung des gegenwärtigen Zustandes eines Endpunktkanales, wobei die Logik anzeigt, ob der Endpunkt­ kanal Daten zur Übertragung über den USB enthält;
• - eine Funktion, welche funktionell mit dem Controller und dem Pufferspeicher verbun­ den ist, wobei die Funktion Daten in dem Pufferspeicher speichert und die entsprechen­ de Adresse dem ersten und zweiten Pufferspeicher-Zeiger zuweist, wobei der Controller automatisch ein NAK sendet, wenn der Controller einen IN-Token einer Steuer-Lese- Übertragung empfängt, und wenn die Logik des Endpunktkanal-Zustandes anzeigt, daß der Endpunktkanal keine Daten enthält, und wobei der Controller automatisch die Daten sendet, wenn die Logik des Endpunktkanal-Zustandes anzeigt, daß der Endpunktkanal keine Daten enthält.

Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile sind in der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen offenbart.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines USB-Netzwerkes.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Schnittstellenmoduls für ein USB-Gerät.

Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm des Datenflusses über ein USB-Netzwerk während einer SETUP-Transaktion.

Fig. 4A zeigt ein Flußdiagramm des Datenflusses über ein USB-Netzwerk während einer Steuer-Schreib-Übertragung.

Fig. 4B zeigt ein Flußdiagramm des Datenflusses über ein USB-Netzwerk während einer Steuer-Lese-Übertragung.

Fig. 4C zeigt ein Flußdiagramm des Datenflusses über ein USB-Netzwerk während eines Steuer-"No-Data"-Übertragung.

Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm des Datenflusses über ein USB-Netzwerk während einer IN-Transaktion.

Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm des Datenflusses über ein USB-Netzwerk während einer OUT-Transaktion.

Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Schnittstellenmoduls für ein USB-Gerät.

Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Endpunkt- Controllers aus Fig. 7.

Fig. 9 zeigt ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Programmiermodells für ein USB-Gerät.

Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm der Zustände und Zustandsübergänge eines Endpunk­ tes während einer erfindungsgemäßen Steuertransaktion.

Die in dieser Anmeldung beschriebene Erfindung ist Bestandteil einer größeren Anzahl von Erfindungen, die in weiteren Patentanmeldungen desselben Anmelders offenbart sind, und die mittels Referenz zum Bestandteil der vorliegenden Anmeldung gemacht werden. Es han­ delt sich um die folgenden Patentanmeldungen: (i) US-Patentanmeldung Nr. 09/003,963 mit dem Titel "Apparatus and Method of Implementing a Versatile USB Endpoint Pipe", (ii) US- Patentanmeldung Nr. 09/004,003 mit dem Titel "An Apparatus and Method of Implementing a USB Endpoint Pipe with Double Buffering Support", (iii) US-Patentanmeldung Nr. 09/004,004 mit dem Titel "An Apparatus and Method for Transmitting and Receiving Data Into and Out of a Universal Serial Bus Device", (iv) US-Patentanmeldung Nr. 09/003,897 mit dem Titel "Apparatus und Method of Transmitting and Reiceiving USB Isochronous Data", (v) US-Patentanmeldung Nr. 09/004,005 mit dem Titel "An Apparatus and Method for Provi­ ding an Interface to a Compound Universal Serial Bus Controller", und (vi) US-Patentan­ meldung Nr. 09/003,925 mit dem Titel "An Apparatus and Method for Initializing a Universal Serial Bus Device".

Darüberhinaus ist das Dokument "USB Node Interface Architecture Specification" (Version 0.6) der National Semiconductor Corporation als Anhang A Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 ein erfindungsgemäßes USB-Gerät 210 be­ schrieben. Die bevorzugte Ausführungsform des Gerätes erfüllt die USB-Vorschrift, Version 1.0, wobei sie eine Anzahl von Vorteilen gegenüber herkömmlichen USB-Geräten aufweist. Das USB-Gerät 210 umfaßt ein USB-Schnittstellenmodul 220, eine Registergruppe 214, ei­ nen RAM 212 und eine Bus-Schnittstelleneinheit (BIU) 216.

Das Schnittstellenmodul 220 ist mit einem USB-Netzwerk zum Senden und Empfangen von Daten verbunden. Das Schnittstellenmodul 220 ist auch mit der Registergruppe 214, dem RAM 212 und der BIU 216 verbunden. Der Kernbus 218 ermöglicht es dem Schnittstellen­ modul 220, auf die Registergruppe 214 und den RAM 212 zuzugreifen.

Die BIU 216 liefert den Zugang zum Adreßraum des Kernbusses 218 mittels der Ausführung von Lese- und Schreibübertragungen als ein Master und des Registerzugriffs als ein Slave. Zusätzlich stellt die BIU eine Datenleitung zur Verfügung. Die Datenleitung kann dazu ge­ nutzt werden, Daten auf ihrem Weg zu einer Speicherstelle zeitweise zu halten.

In Fig. 7 ist das USB-Schnittstellenmodul 220 aus Fig. 1 beschrieben. Das USB- Schnittstellenmodul 220 liefert die Schnittstelle, um ein USB-Gerät 210 mit einem USB- Netzwerk zu verbinden. Das Schnittstellenmodul 220 umfaßt einen integrierten USB-Sender- Empfänger 714, eine serielle Schnittstellenmaschine (SIE) (712) und den Endpunkt- Controller 710.

Der Sender-Empfänger 714 liefert die physikalische Schnittstelle mit einem USB-Netzwerk. Der Sender-Empfänger umfaßt zwei Treiber und Empfänger, welche die physikalischen Schichtvorschriften der Version 1.0 der USB-Vorschriften erfüllen.

Die serielle Schnittstellenmaschine 712 ist betreibbar mit dem Sender-Empfänger 714 ver­ bunden und weist ein physikalisches (PHY)-Niveau und ein Medienzugriffs-Steuer (MAC)- Niveau auf. Das physikalische Niveau umfaßt einen digitalen Zeittakt-Wie­ deraufnahmeschaltkreis, einen digitalen Pannenfilter, einen End_Of_Packet- Erkennungsschaltkreis und einen Bit-Stuff-und Bit-Destuff-Logikschaltkreis auf.

Das Medienzugriffs-Steuerniveau umfaßt ein Paket zur Formatierung, zur Erzeugung und zur Überprüfung der zyklischen Redundanzüberprüfung, und zur Erkennung der Endpunktadres­ se, und liefert die notwendige Steuerung, für das Geben der durch den Endpunkt-Controller 202 für den spezifizierten Endpunktkanal bestimmten NAK-, ACK- und STALL-Antworten. Die serielle Schnittstellenmaschine 712 ist auch dafür verantwortlich, daß USB-spezifische Ereignisse, wie ein Reset, Suspend und Resume erkannt und übermittelt werden.

Der Endpunkt-Controller 710 ist betreibbar mit der seriellen Schnittstellenmaschine 712 ver­ bunden und liefert die Schnittstelle für die USB-Funktionsendpunkte.

Der Endpunkt-Controller 710 arbeitet als ein Master/Slave auf dem Kernbus 118 und unter­ stützt alle USB-Endpunkt-Klassen: Steuerung, Bulk, Isochron und Interrupt. Der Slave- Zugriff wird benutzt, um auf interne Steuerregister der Registergruppe 214 zuzugreifen. Der Master-Zugriff wird benutzt, um Daten zwischen Endpunkten und einem RAM 212 zu über­ tragen.

Der Endpunkt-Controller 710 bewahrt separate Zustandsinformation für jeden Endpunktkanal. Zustandsinformation, die für unmittelbare Entscheidungen verlangt wird, wie z. B. zum Ant­ worten mit einem NAK- oder STALL-Handshake, wird in dem Endpunkt-Controller 710 zu jeder Zeit für alle Endpunktkanäle in einem teilweisen Endpunktkanal-Speicher gehalten. Diese Information wird benutzt, um die Medienzugriffs-Steuerschicht der seriellen Schnitt­ stellenmaschine 712 beim Geben der passenden ACK-, NAK- und STALL-Antwort zu füh­ ren. Andere für den Endpunkt-Betrieb notwendige Information wird in einer Entpunkt- Anordnung des RAMs 212 gehalten.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 wird die Struktur des Endpunkt-Controllers 710 im Detail be­ schrieben. Der Endpunkt-Controller 710 umfaßt einige funktionelle Blöcke. Insbesondere umfaßt der Endpunkt-Controller 710 eine Medienzugriffs-Steuerschnittstelle 802, einen Ge­ rätefunktionsblock 804, eine Endpunkt-Zustandsmaschine 806, einen Endpunktkanal- Teilspeicher (PEPS) 808, einen Adressgenerator 810 und ein Daten-Ausrichtungsmultiplexer 812.

Die Medienzugriffs-Steuerschnittstelle 802 ist mit der Endpunkt-Zustandsmaschine 806 und dem Daten-Ausrichtungsmultiplexer 812 verbunden, um für das Medienzugriffs-Steuerniveau der seriellen Schnittstellenmaschine 712 eine Schnittstelle zu liefern. Einige Bereiche des Endpunkt-Controllers 202 arbeiten mit einem Taktgeber auf dem Kernbus 218. Andere Berei­ che arbeiten mit einem lokalen Taktgeber des Endpunkt-Controllers 710. Die Medienzugriffs- Steuerschnittstelle 802 synchronisiert die Datenbytes zwischen den verschiedenen Bereichen mit einem asynchronen Handshake für jedes aus dem Endpunkt-Controller 710 übertragene Byte.

Der Gerätefunktionsblock 804 führt Gerätefunktionen aus, wie die Adressüberprüfung und -erzeugung. Der Gerätefunktionsblock ist betreibbar mit der Endpunkt-Zustandsmaschine 806 verbunden, um Informationen in Bezug auf den Endpunktkanal zu liefern, auf welchen ge­ genwärtig zugegriffen wird.

Die Endpunkt-Zustandsmaschine 806 führt Funktionen bezüglich der Bewahrung des Zustan­ des eines aktiven Endpunktkanals aus. Die Zustandsmaschine 806 bewahrt den Zustand eines aktiven Endpunktkanals mit definierten Übergängen, um Hardware- und Software- Wechselwirkungen zu synchronisieren. Der gegenwärtige Zustand ist für einen Host- Controller über ein Endpunkt-Zustandsregister sichtbar. Alle Endpunktkanäle teilen sich des­ halb die Endpunkt-Zustandsmaschine 806.

Der Endpunktkanal-Teilspeicher 808 speichert zu jeder Zeit für jeden Endpunktkanal Zu­ standsinformationen, welche für unverzügliche Entscheidungen, wie das Antworten mit einem NAK- oder STALL-Handshake verlangt wird.

Der Adressgenerator 810 liefert die Adressen, die für das Lesen und Schreiben in den RAM über den Kernbus notwendig sind.

Der Daten-Ausrichtungsmultiplexer 812 stellt die vor der Übertragung auf dem Kernbus not­ wendigen Datenbyte-Ausrichtungen zur Verfügung.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erwähnten Endpunktkanal-Anordnung wird im folgen­ den im Detail beschrieben. In Fig. 9 ist ein bevorzugtes Programmierungsmodell gezeigt. Das Programmierungsmodel zeigt eine Vielzahl von Registern 910, welche dazu genutzt werden, die Operationen auf einem USB-Gerät zu steuern und zu überwachen. Das Modell umfaßt weiterhin eine in dem Speicher 920 angeordnete Endpunktkanal-Anordnung 922. Die End­ punktkanal-Anordnung 922 wird benutzt, um die für eine bestimmte Endpunkt-Übertragung spezifischen Endpunkt-Parameter zu steuern.

Das Programmierungsmodell gemäß Fig. 6 umfaßt eine Registergruppe 910 und einen Spei­ cher 920. Teile der Registergruppe 910 und Teile des Speichers 920 sind aufeinander abge­ stimmt, um eine spezielle Endpunkt-Übertragung zu überwachen und zu steuern. In Fig. 9 ist auch eine bevorzugte Ausführungsform der Beziehung zwischen der Registergruppe 910 und dem Speicher 920 dargestellt.

Die Endpunktkanal-Anordnung 922 umfaßt für jeden der sechzehn Endpunktkanäle ein erstes Steuerwort CW0 und ein zweites Steuerwort CW1. Die Endpunktkanal-Anordnung 922 ist in dem Speicher auf einer Adresse angeordnet, die in einem Endpunkt-Anordnungs- Basisadressregister (EABAR) 912 gespeichert ist. Diese Endpunktkanal-Anordnung ist mit­ tels einer vier-Bit-Endpunktkanal-Zahl und eines Ein-Bit-Endpunktkanal-Steuerwortzeigers indiziert. Wie dargestellt ist, zeigt eine Endpunkt-Zahl von null, EP0 932 auf das erste Paar Steuerwörter in der Endpunktkanal-Anordnung 922. In gleicher Weise zeigt EP1 auf das zweite Paar Steuerwörter, und EP2 zeigt auf das dritte Paar usw. EP15 zeigt auf das letzte Paar der Steuerwörter in der bevorzugten Ausführungsform.

Die Steuerwörter umfassen die gesamte verlangte Information, um einen aktiven Endpunkt­ kanal zu betreiben. Wie in dem Block 924 dargestellt ist, weist jedes Steuerwort die Informa­ tion über den Zustand, den Parameter, die Adresse und den Umfang eines Endpunktkanales auf. Es existieren zwei solche Einträge für jeden Endpunktkanal. Mittels des Wertes des End­ punktkanal-Steuerwortzeigers CWP wird das Steuerwort bestimmt, auf welches als nächstes zugegriffen wird. Unmittelbar nach dem Empfang eines IN-, OUT- oder SETUP-Tokens an einem gegenwärtig in einem Ready-Zustand befindlichen Endpunktkanal wird das Steuerwort des ausgewählten Endpunktkanales am gegenwärtigen Steuerwort-Zeiger gelesen, um zu be­ stimmen, wie auf den Token zu antworten ist. Wenn am Ende einer Übertragung der Ab­ schluß-Status geschrieben ist, wird das Steuerwort mit dem gegenwärtigen Status aktualisiert, das CWP wird inkrementiert, und das andere Steuerwort wird gelesen. Wenn ein Zwischen­ status geschrieben wird, wird nur das signifikanteste Byte des Steuerworts aktualisiert. Das Format des Steuerwortes ist im folgenden dargestellt:

Bits
Funktionsbezeichnung
31-28	Buffer State (Pufferzustand)
27	(Reserviert)
26-16	Buffer Address BA (Pufferadresse)
15	Buffer Page BP (Pufferseite)
14	Buffer Rounding (Pufferrunden)
13	Toggle Enable TE (Umschaltaktivierung)
12	Type Isochronous TI
11	Interrupt on Packet Complete (Interrupt auf
Paketabschluß)@	10	Interrupt on Packet Error IE (Interrupt auf Paketfehler)
9-0	Byte Count BC (Byte-Zähler)

Der 4-Bit-Pufferzustand BS ist ein Paket des Steuerwortes, welches für die Anwendung der Erfindung relevant ist. Der Pufferzustand wird mittels Software und mittels des Endpunkt- Controllers (EPC) aktualisiert, um die Steuerung dieses Puffers und zwischen den Puffern zu synchronisieren. Der EPC schreibt den die Nutzung des Puffers anzeigenden Status. Dieses Feld wird mittels Firmware für den Knoten auf Output Ready, Input Ready, Setup Ready, Skip, Stall und Disable (siehe unten) gesetzt. Alle anderen Werte werden mittels des EPC gesetzt. Der STALL- und der Disable-Wert können von dem EPC bei Fehlerbedingungen geschrieben werden. Der Puffer kann mittels Knoten-Firmware wieder beansprucht werden, wenn der Pufferzustand irgendein Complete (Fertigstellungs-) - Wert ist. Dieses umfaßt den Eingangs-/Ausgangs-Complete-Status und die Fehlercode.

Der Pufferzustand BS kann die folgenden Werte annehmen:

0: Skip. Dieser Wert wird zusammen mit dem Output Ready-Befehl genutzt. Skip führte dazu, daß das nächste empfangene Datenpaket ignoriert wird, und daß der Steuerwort-Zeiger in­ krementiert wird. Für Steuer-Endpunkte führt es weiterhin dazu, daß der Endpunktkanal- Zustand von dem Input/Ready-Zustand in den Output/Input-Idle (Leerlauf) -Zustand geschal­ tet wird. Das Setzen von TE und TI bestimmt, welcher Handshake zurückgesendet wird, und bestimmt den nächsten Zustand des Endpunktkanals. Ein NAK wird zurückgesendet, wenn entweder TE oder TI gesetzt ist. Wenn TI und nicht TE gesetzt ist, wird kein Handshake zu­ rückgesendet. Wenn TE gesetzt ist, wird ein ACK zurückgesendet, und der komplette Status wird geschrieben, wenn ein Paket mit einem geeigneten PID empfangen wurde.

1: Input Ready IRDY. Dieser Wert zeigt an, daß in den Puffer Daten geschrieben wurden, um diese als Reaktion auf einen IN-Token zu übertragen.

2: Output Ready ORDY. Dieser Wert zeigt an, daß der Puffer für das Schreiben zugeordnet wurde.

3: Setup Ready SRDY. Dieser Wert zeigt an, daß der Puffer für das Schreiben zugeordnet wurde. Dieses wird an einem Steuerendpunkt nur während der ersten Übertragung von Steuer- Lese- und Steuer-Schreib-Operationen genutzt. Schreib nur in das Steuerwort 0.

4: Output Wait OWT. Dieser Wert zeigt an, daß ein Fehler während des Empfangs der OUT- Daten von dem Host aufgetreten ist. Dieses umfaßt das Erkennen eines Bit-Überlauf-Fehlers. Da dies als ein Zwischenstatus betrachtet wird, wird ein erneuter Versuch erwartet. Ausnahme ist der Fall eines isochronen OUT-Endpunktes, bei dem es als ein Fertigstellungs-Status be­ handelt wird.

5: CRC Error CRCE. Dieser Wert zeigt an, daß am Ende einer Out-Transaktion ein schlechtes CRC erkannt wurde. Da dies als ein Zwischenstatus betrachtet wird, wird ein erneuter Versuch erwartet. Die Ausnahme ist der Fall eines isochronen Out-Endpunktes, bei dem es als ein Fer­ tigstellungs-Status behandelt wird.

6: Buffer Error BUFE. Dieser Wert zeigt an, daß während einer OUT-Transaktion, Daten von dem USB schneller empfangen wurden, als sie in den Speicher geschrieben werden konnten. Während einer IN-Transaktion wurden die Daten aus dem Speicher nicht schnell genug gele­ sen, um mit der USB-Datenrate mitzuhalten. An diesem Endpunkt wird eine Wiederholung erwartet.

7: Input Wait IWT. Dieser Wert zeigt an, daß der Puffer durch einen Endpunkt-Controller gehalten wird, und daß der Puffer auf die nächste Gelegenheit wartet, um zu versuchen oder erneut zu versuchen, diesen Puffer zu übertragen. Dieses tritt auf, wenn eine Quittierung fehlt.

8: Input Complete ICMP. Dieser Wert zeigt den erfolgreichen Abschluß dieser Eingabeope­ ration an. Der Puffer kann freigegeben werden.

9: Output Complete OCMP. Dieser Wert zeigt an, daß der Puffer mit Daten voll ist, und daß kein Fehler erkannt wurde.

10: Token Error TKNE. Dieser Wert zeigt an, daß ein Token des falschen Typs für den mo­ mentanen Kontext dieses Steuer-Endpunktkanals empfangen wurde. Wenn dieses ein Ausga­ bepuffer war, wird der Endpunkt gehalten. Wenn dies ein Eingabepuffer war, wird ein NAK gesendet, und der Zustand des anderen Steuerwortes wird untersucht. Dieses wird als Ab­ schlußstatus betrachtet.

11: Isochronous Synchronization Error SYNE. Dieser Wert zeigt an, daß Daten in einem Puf­ fer mit TE = 1 und TI = 1 empfangen wurden, wobei der CWP nicht gleich dem LSB des FNR war. Dies wird als ein Abschlußstatus betrachtet.

12: Data Error DATE. Dies tritt für OUT-Daten auf, wenn CW.BR nicht gesetzt ist, und der vom Host empfangene Datenumfang geringer als erwartet war, oder der zugeordnete Puffer nicht groß genug war, um die OUT-Daten zu speichern. Für IN-Daten wird dieses gesetzt, wenn ein Pufferfehler auftritt, und CW.TE nicht gesetzt oder CW.TI gesetzt war. Dies wird als ein Abschlußstatus betrachtet.

13: (Reserviert).

14: Halt. Dieses bringt den gegenwärtigen Endpunktkanal dazu, seinen HALT-Zustand einzu­ nehmen, oder zeigt an, daß der Endpunkt den HALT-Zustand eingenommen hat.

15: Disable. Dieses bringt den momentanen Endpunktkanal dazu, seinen DISABLE-Zustand einzunehmen, oder zeigt an, daß der Endpunktkanal den DISABLE-Zustand eingenommen hat.

Die Puffer-Adresse BA hält die unteren 11 Bits der Pufferadresse. Puffer müssen an einer ausgerichteten Doppelwort-Grenze beginnen und können an jeder Byte-Grenze enden. Am Ende aller abgeschlossenen Übertragungen wird der verbleibende Wert der Pufferadresse ge­ schrieben. Dieses Feld wird am Ende von nicht vollständig ausgeführten Übertragungen nicht überschrieben, z. B. wenn der Status auf Eingangs- oder Ausgangswarten geschrieben ist. Für OUT-Puffer ist das erste gespeicherte Byte das dem PID folgende Byte. Ahnlich ist es für IN- Puffer. Die Adresse zeigt auf das erste Byte der zu übertragenden Daten, d. h. das Byte, wel­ ches im Paket unmittelbar auf das PID folgt. Der CRC wird automatisch berechnet und an das Paket angehangen, es sei denn, ein IN-Token wird vom IS_RDY-Zustand empfangen, und in dem Steuerwort ist das IS-Feld nicht auf 1 gesetzt.

Das Puffer-Seiten-Bit, BP, wählt zwischen einem Puffer-Seiten-A-Register, BPA 912, und einem Puffer-Seiten-B-Register, BPB 916 aus. Das BP wählt das BPA in einem Null-Zustand und wählt das BPB in einem Zustand, in dem es als die obere Speicheradresse des gegenwär­ tigen Eingangs-/Ausgangspuffers benutzt wird.

Das Pufferrundungsbit BR wird für Out-Transaktionen genutzt. Es zeigt an, ob ein empfange­ nes Datenpaket kleiner als der Datenpuffer sein kann. Wenn das BR null ist, sollte das Daten­ paket den definierten Datenpuffer exakt füllen. Ein Pufferüberlauf- oder Pufferunterschrei­ tungs-Status wird angezeigt, wenn das Paket nicht exakt in den Puffer paßt.

Wenn das BR zusammen mit einem Ausgangsabschluß- oder Datenfehler-Pufferstatus gelesen wird, zeigt das BR den Wert des empfangenen PIDs an. Es ist null für DATA0 und 1 für DATA1.

Das Toggle-Enable-Bit (Umschaltaktivierungs-Bit), TE, wird benutzt, um den Steuerwort- Zeiger für ein OUT-Token mit dem Datenpaket-Identifizierer, PID, welcher einen Wert von entweder DATA0 oder DATA1 hat, zu vergleichen, und wird benutzt, um einen Datenpaket- Identifizierer für einen IN-Token zu erzeugen.

Wenn das TE in einem Null-Zustand ist, wird das Daten-Toggle-PID einer OUT-Transaktion nicht überprüft. Das Daten-Toggle-PID wird auf der Basis des gegenwärtigen Wertes des CWP als Antwort auf IN-Token erzeugt. Das CWP wird nach jeder Transaktion inkrementiert (invertiert), auch wenn ein ACK nicht empfangen wurde. Für Isochrone Endpunkte werden OUT-Daten nicht in dem Speicher geschrieben, bis das CWP gleich dem letzten signifikanten Bit der Frame-Zahl, FNR, ist. Dieses hat keinen Einfluß auf die als Antwort auf die IN-Token gesendeten Daten. Das Datenumschalten sollte nicht für Puffer aktiviert werden, die zugeord­ net wurden, um Daten mit einem SETUP-Token zu empfangen.

Wenn das TE in einem Eins-Zustand ist, wird das Daten-Toggle-PID einer OUT-Transaktion geprüft. Das Daten-Toggle-PID wird auf der Basis des gegenwärtigen Wertes des CWP als Antwort auf IN-Token erzeugt. Für OUT-Transaktionen verursacht das TE, daß ein ACK als Antwort auf die OUT-Pakete gesendet wird, dessen PID-Wert (DATA0 oder DATA1) nicht mit dem CWP übereinstimmt. Für IN-Transaktionen wird das CWP nur nach jeder Transakti­ on inkrementiert (invertiert), wenn innerhalb der Antwortzeitperiode ein ACK-Handshake zurückgesendet wurde. Für Isochrone Endpunkte werden die OUT-Daten immer in den Spei­ cher geschrieben. Wenn jedoch das letzte signifikante Bit der FNR nicht gleich dem CWP ist, wird der ISO-Sync-Fehlerpufferzustand zurückgeschrieben.

Das Isochron-Typenbit TI zeigt an, ob der Endpunktkanal isochron ist. Wenn das TI in einem Eins-Zustand ist, sind die Daten isochron. Wenn das TI in einem Null-Zustand ist, kann der Endpunktkanal ein Steuer-, Bulk- oder Interrupt-Endpunktkanal sein.

Ein Interrupt-Paketabschluß-Bit, IC, wird immer gesetzt, wenn der Pufferstatus nach einem Paketfehler auf Eingangs- oder Ausgangsabschluß geschrieben wird, oder wenn der End­ punktkanal verstopft ist.

Ein Interrupt-Paketfehler-Bit, IE, wird immer gesetzt wenn der Pufferstatus auf einen der Puffer-Fehlercodes geschrieben wird, oder wenn der Endpunkt verstopft ist.

Wenn das IC und der IE gesetzt sind, veranlassen die CRC- und Bit-Stuff-Fehler, daß die ent­ sprechenden Puffer nicht in einer normalen Operation erneut genutzt werden. Dieses er­ möglicht die nachfolgende diagnostische Überprüfung der entsprechenden Puffer.

Byte-Zählbits, BC, zeigen den Umfang des zu nutzenden Datenpuffers an. Ein Puffer muß an einer geraden Doppelwortgrenze beginnen, kann jedoch an jeder beliebigen Byte-Grenze en­ den. Für IN-Transaktionen zeigt das BC den Umfang der zu übertragenden Daten an. Für OUT-Transaktionen zeigt das BC den Umfang des Puffers an, in welchem die Daten empfan­ gen werden können. Das BC kann eine Null halten, um ein Null-Längen-Datenpaket anzuzei­ gen. Am Ende aller abgeschlossenen Übertragungen wird der Restwert des Byte-Zählers ge­ schrieben. Am Ende einer nicht abgeschlossenen Übertragung, z. B., wenn der Status Ein­ gangs- oder Ausgangswarten anzeigt, wird dieses Feld nicht überschrieben.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Endpunkt-Befehl-Register, ECR 918, die Breite eines Wortes auf, und ist ein Lese-/Schreibregister. Das ECR 918 wird genutzt, um Befehle an einem spezifizierten Endpunkt auszuführen. Durch ein Reset wird das Register geleert. Das ECR-Registerformat ist im folgenden dargestellt:

Bits
Funktionsbezeichnung
15-8	(Reserviert)
7-4	Endpoint Pipe Number (EPN) (Endpunktkanal-Zahl)
3-0	Endpoint Command (CMD) (Endpunkt-Befehl)

Die Endpunktkanal-Zahl EPN bestimmt den Endpunktkanal, auf welchem der Befehl ausge­ führt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann dieses Register in die Hochge­ schwindigkeits-Bus-Schnittstellenlogik implementiert sein. Die Daten laufen- über die asyn­ chrone Schnittstelle. Zwei Signale werden vom Endpunkt-Controller zurückgeschickt, wobei eines anzeigt, daß der Befehl ausgeführt wurde, und daß der Befehlswert auf "0" gesetzt wer­ den sollte, und wobei ein weiteres anzeigt, daß der Befehl nicht ausgeführt werden konnte, und daß es auf "F" gesetzt werden sollte.

Der Endpunkt-Befehl CMD kann die folgenden Werte annehmen:

0000: Complete. Dieser Wert zeigt an, daß der vorhergehende Befehl abgeschlossen ist, und daß der Endpunkt-Controller zur Aufnahme eines anderen Befehls bereit ist.

0001: Input Enable (CMD.IENB). Dieser Wert veranlaßt den spezifizierten Endpunktkanal aus dem Stall (Halt)- oder Disable-Zustand in den Input Idle-Zustand I_IDL zu gehen. Der Steuerwort-Zeiger für den spezifizierten Endpunktkanal wird auf 0 zurückgesetzt. Wenn der momentane Zustand nicht der Disable- oder Stall-Zustand ist, wird ein "F" zurückgeschickt, um anzuzeigen, daß versucht wurde, einen nicht erlaubten Befehl an diesem Endpunkt auszu­ führen, und daß der Befehl ignoriert wird.

0010: Input Ready (CMD.IRDY). Dieser Wert veranlaßt den spezifizierten Endpunktkanal in den Input Ready-Zustand I_RDY zu gehen, wenn dieser momentan in dem Input Idle-Zustand I_IDL ist. Dieser Befehl wird ausgegeben, nachdem ein Steuerwort mit einem Input Ready- Pufferzustand I_RDY in die Endpunkt-Anordnung des entsprechenden Endpunktes geschrie­ ben wurde. Dieser Befehl veranlaßt nicht, daß das Steuerwort im Speicher gelesen wird; es erlaubt hingegen, daß es als Antwort auf den Empfang eines IN-Tokens gelesen wird. Wenn der gegenwärtige Zustand des Endpunktes nicht Input Idle I_DL ist, wird der Befehl igno­ riert. Wenn der gegenwärtige Zustand der Output-, der Setup-, der Disable- oder der Stall- Zustand ist, wird ein "F" zurückgesendet, um anzuzeigen, daß versucht wurde, einen nicht ausführbaren Befehl an diesem Endpunkt auszuführen.

0011: Input Isochronous Ready (CMD.ISRDY). Dieser Wert veranlaßt den spezifizierten Endpunktkanal in den Input Isochronous Ready-Zustand IS_RDY zu gehen, wenn er mo­ mentan in dem Input Idle-Zustand I_IDL ist. Dieser Befehl wird ausgegeben, nachdem ein Steuerwort mit dem Input Ready-Puffer-Zustand in die Endpunkt-Anordnung für den entspre­ chenden Endpunkt geschrieben wurde. Dieser Befehl veranlaßt nicht, daß das Steuerwort in dem Speicher gelesen wird; es erlaubt hingegen, daß es als Antwort auf den Empfang eines IN-Tokens gelesen wird. Es wird erwartet, daß das Typenfeld des Steuerwortes (TI) auf Isochron gesetzt ist. Dieses wird jedoch nicht überprüft. Wenn der gegenwärtige Zustand des Endpunktes nicht Input Idle I_IDL ist, wird der Befehl ignoriert. Wenn der gegenwärtige Zu­ stand der Output-, Setup-, Disable- oder der Stall-Zustand ist, wird ein "F" zurückgesendet, um anzuzeigen, daß versucht wurde, einen nicht ausführbaren Befehl an diesem Endpunkt auszuführen.

0100: Output Enable (CMD.OENB). Dieser Wert veranlaßt den spezifizierten Endpunktkanal aus dem Stall- oder Disable-Zustand in den Output Idle-Zustand O_IDL zu gehen. Der Steu­ erwort-Zeiger für den spezifizierten Endpunkt wird auf 0 gesetzt. Wenn der gegenwartige Zustand nicht der Disable- oder Stall-Zustand ist, wird ein "F" zurückgesendet, um anzuzei­ gen, daß versucht wurde, an diesem Endpunkt einen nicht ausführbaren Befehl auszuführen, und der Befehl wird ignoriert.

0101: Output Ready (CMD.ORDY). Dieser Wert veranlaßt den spezifizierten Endpunktkanal in den Output Ready-Zustand O_RDY zu gehen, wenn er gegenwartig in dem Output Idle- Zustand O_IDL ist. Dieser Befehl wird ausgegeben, nachdem ein Steuerwort mit einem Out­ put Ready-Zustand in die Endpunkt-Anordnung für den entsprechenden Endpunkt geschrie­ ben wurde. Dieser Befehl verursacht nicht, daß das Steuerwort in dem Speicher gelesen wird; es erlaubt hingegen, daß es als Antwort auf den Empfang eines OUT-Tokens gelesen wird. Wenn der gegenwärtige Zustand des Endpunktes nicht Output Idle ist, wird der Befehl igno­ riert. Wenn der gegenwärtige Zustand der Input-, der Stall- oder der Disable-Zustand ist, dann wird ein "F" zurückgesendet, um anzuzeigen, daß versucht wurde, einen nicht ausführbaren Befehl an diesen Endpunkt auszuführen.

0110: Output Isochronous Enable (CMD.OSENB). Dieser Wert veranlaßt den spezifizierten Endpunktkanal aus dem Stall- oder Disable-Zustand in den Output Isochronous Idle-Zustand OS_IDL zu gehen. Der Steuerwort-Zeiger führt den spezifizierten Endpunkt wird auf 0 ge­ setzt. Wenn der gegenwärtige Zustand nicht der Disable- oder Stall-Zustand ist, wird ein "F" zurückgesendet, um anzuzeigen, daß versucht wurde, einen nicht ausführbaren Befehl an die­ sem Endpunkt auszuführen, und der Befehl wird ignoriert.

0111: Output Isochronous Ready (CMD.OSRDY). Dieser Wert veranlaßt den spezifizierten Endpunktkanal in den Output Isochronous Ready-Zustand OS_RDY zu gehen, wenn dessen momentaner Zustand der Output Isochronous Idle-Zustand OS_IDL ist. Diese Befehl wird ausgegeben, nachdem ein Steuerwort mit einem Output Ready-Zustand in die Endpunkt- Anordnung für den entsprechenden Endpunkt geschrieben wurde. Dieses Kommando veran­ laßt nicht, daß das Steuerwort in dem Speicher gelesen wird; es erlaubt hingegen, daß es als Antwort auf den Empfang eines OUT-Tokens gelesen wird. Wenn der momentane Zustand des Endpunktes nicht der Output Isochronous Idle-Zustand ist, wird der Befehl ignoriert. Wenn der gegenwärtige Zustand der Input-, Stall- oder Disable-Zustand ist, wird ein "F" zu­ rückgesendet, um anzuzeigen, daß versucht wurde, einen nicht ausführbaren Befehl an diesem Endpunkt auszuführen.

1000: Setup Ready (CMD.SRDY). Dieser Wert veranlaßt den spezifizierten Endpunktkanal in den Setup Ready-Zustand S_RDY zu gehen. Dieser Befehl wird ausgegeben, nachdem ein Steuerwort mit einem Output Ready-Zustand in die Endpunkt-Anordnung für den entspre­ chenden Endpunkt geschrieben wurde. Diese Befehl veranlaßt nicht, daß das Steuerwort in dem Speicher gelesen wird; es erlaubt hingegen, daß es als Antwort auf den Empfang eines SETUP-Tokens gelesen wird. Wenn der gegenwärtige Zustand des Endpunktes nicht der Stall- oder Disable-Zustand ist, wird der Befehl ignoriert.

1001: Disable (CMD.DISAB). Dieser Wert veranlaßt den spezifizierten Endpunktkanal in den DISABLE-Zustand zu gehen. Dieses erfolgt unmittelbar aus jedem Zustand. Wenn der End­ punktkanal gegenwärtig aktiv ist, wird der Status in die Steuerung geschrieben, so daß ange­ zeigt ist, daß der Endpunkt nicht aktiviert ist.

1010: Stall (CMD.HALT). Dieser Wert veranlaßt den spezifizierten Endpunkt aus einem be­ liebigen Zustand in den Stall-Zustand HALT zu gehen. Dieses erfolgt unmittelbar aus jedem Zustand. Wenn der Endpunktkanal gegenwärtig aktiv ist, wird der Status in die Steuerung geschrieben, so daß angezeigt ist, daß der Endpunkt blockiert ist.

1011-1101: Reserviert. Diese Werte verursachen nicht die Ausführung von Aktionen und senden eine 0 zurück.

4110: Toggle CWP. Dieser Wert veranlaßt ein Umschalten des Steuerwort-Zeigers. Dieses wird im Zusammenhang mit Steuerübertragungen mit einer ungeraden Anzahl gesendeter oder empfangener Pakete während einer Datenphase genutzt.

1111: Error. Dieser Wert zeigt an, daß versucht wurde, einen für den Zustand des gegenwärti­ gen Endpunktkanals nicht ausführbaren Befehl auszuführen, und daß ein neuer Befehl auf­ genommen werden kann.

Der für die Erfindung in der vorliegenden Anwendung relevante Teil des UDR ist der 8-Bit- Entpunktkanal-Zustand. Dieser Zustand wird für jeden Endpunkt gespeichert, der für den ge­ genwartig indizierten Endpunktkanal zurückgesendet wird. Wenn ein ungültiger Endpunktka­ nal indiziert ist, wird eine 0 zurückgesendet. Das UDR-Registerformat ist im folgenden dar­ gestellt:

Bits
Funktionsbezeichnung
7	Control (CTL)
6	Control Word Pointer (CWP) (Steuerwort-Zeiger)
5-4	(Reserviert)
3-0	Endpoint Pipe State (EPS) (Endpunktkanal-Zustand)

Control CTL: Dieses wird geltend gemacht, wenn dieser Endpunktkanal in der Lage ist, Steu­ ersequenzen aufzunehmen, die mit SETUP-Token zu tun haben. Dieses Bit wird gesetzt, nachdem der CMD.SRDY für diesen Endpunktkanal ausgeführt wurde, und verbleibt gesetzt, bis der Endpunkt deaktiviert (Disable) wird.

Control Word Pointer CWP: Wenn das Steuerwort-Bit 0 ist, wird auf das Steuerwort 0 dieses Endpunktes in der Endpunkt-Anordnung als nächstes zugegriffen. Wenn das Steuerwort 1 ist, wird auf das Steuerwort 1 für diesen Endpunkt als nächstes zugegriffen. Dieses ist auf 0 ge­ setzt, wenn der Endpunkt aktiviert ist.

Der Endpunktkanal-Zustand (EPS) kann die folgenden Werte annehmen:

Wert
Zustand
0	Disabled DIS
1	Input Idle I_IDL
2	Input Ready I_RDY
3	Input Active I_ACT
4	Stalled HALT
5	Input Missed ACK I_MAK
6	Input Isochronous Ready IS_RDY
7	Input Isochronous Active IS_ACT
8	Setup Ready S_RDY
9	Output Idle O_IDL
10	Output Ready O_RDY
11	Output Active O_ACT
12	Setup Active S_ACT
13	Output Isochronous Idle OS_IDL
14	Output Isochronous Ready OS_RDY
15	Output Isochronous Active OS_ACT

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zu jeder Zeit nur ein Endpunktkanal aktiv.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform bewahrt jeder Endpunktkanal einen Zustand mit de­ finierten Bedingungen für die Übertragung zwischen den Zuständen, welche eine impliziete Hardware/Software-Synchronisation umfassen.

Übergänge zwischen Endpunkt-Zuständen erfolgen:

• - auf einen expliziten Software-Befehl an einen Endpunkt durch das Endpunkt- Befehlsregister ECR;
• - durch das Lesen des Pufferstatus des anderen Puffers in dem anderen Steuerwort für diesen Endpunkt am Ende einer Übertragung; und
• - als Ergebnis von Ereignissen auf dem USB, wie der Empfang von IN, OUT- und SETUP-Token und von ACK-Handshakes.

Fig. 10 zeigt die vereinfachte Endpunktkanal-Zustandsmaschine für die Handhabung von SETUP-Transaktionen.

Der gegenwärtige Endpunktkanal-Zustand ist in einem Endpunkt-Zustandsregister sichtbar, auf weiches mit einem USB-Index- und einem -Daten-Register zugegriffen werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zu jeder Zeit stets höchstens ein Endpunktkanal in irgendeinem der aktiven Zustände. Dies ermöglicht das gemeinsame Nutzen der aktiven Zu­ standslogik durch alle Endpunktkanäle.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, kann ein Endpunktkanal die folgenden Zustände aufweisen:
Disable. Der DIS-Zustand 1010 wird auf ein Reset, auf einen Disable-Befehl an diesen End­ punktkanal, und auf das Erkennen eines Disable-Zustandes in dem Pufferzustand des Steuer­ wortes eingenommen. Während dieser Endpunktkanal in diesem Zustand ist, wird jeder an diesem Endpunkt empfangene Token ohne Handshake zurückgesendet. Eine Software- Intervention ist notwendig, um den Endpunktkanal aus diesem Zustand zu entfernen. Typi­ scherweise geschieht dies durch einen Enable-Befehl (Aktivierungsbefehl) an einen der Idle- Zustände.

Halt/Stall: Der HALT/STL-Zustand 1070 wird auf den Stall-Befehl an diesen Endpunkt, auf das Erkennen eines Stall-Zustandes in dem Pufferzustand eines Steuerwortes, und bei be­ stimmten Fehlerbedingungen eingenommen. Während dieser Endpunktkanal in diesem Zu­ stand ist, wird jeder an diesem Endpunkt empfangene Token als ein Stall-Handshake zurück­ gesendet, um anzuzeigen, daß der Endpunkt gegenwärtig blockiert ist. Eine Software- Intervention ist notwendig, um den Endpunktkanal aus diesem Zustand zu bringen. Typi­ scherweise geschieht dies durch einen Enable-Befehl an einen der Idle-Zustände.

Setup Ready S_RDY. Dieser Zustand 1020 wird eingenommen, nachdem dieser Endpunkt­ kanal einen Puffer erhalten hat, in welchen die Daten zu schreiben sind. Dieser Zustand wird auf das Erkennen des Setup Ready-Pufferzustandes oder mittels eines Setup Ready-Befehls eingenommen, nachdem das geeignete Wort in die Endpunkt-Anordnung geschrieben wurde.

Setup Active S_ACT. Dieser Zustand 1030 wird auf den Empfang eines Setup-Tokens aus dem Setup Ready-Zustand eingenommen. In diesem Zustand werden die Daten vom USB in den Speicher geschrieben. Am Ende einer Ausgangsübertragung wird der Status in das Steu­ erwort am CWP geschrieben, das CWP wird invertiert, und das andere Steuerwort für diesen Endpunktkanal wird gelesen. Es wird der passende Übergang in den Output Idle-, Output Ready, Input Idle oder Input Ready-Zustand gemacht. Er hängt von der Art der Steuerübertra­ gung und dem gelesenen Pufferzustand ab, und basiert weiterhin auf dem Pufferstatus.

Input Idle I_IDL. In diesem Zustand 1050 erwartet der Endpunkt, daß bald ein Puffer zuge­ ordnet wird. Ein NAK-Handshake wird als Antwort auf einen IN-Token, welcher diesem Endpunktkanal zugeordnet ist, zurückgesendet. Für OUT-Token wird von diesem Endpunkt­ kanal keine Antwort zurückgesendet.

Input Ready I_RDY. Dieser Zustand 1052 wird über einen Input Ready-Befehl an diesen Endpunktkanal oder auf das Erkennen eines anderen Eingangspuffers am Ende einer Übertra­ gung eingenommen. Der Befehl sollte nur gegeben werden, wenn diesem Endpunkt mit Hilfe des Schreibens des Steuerwortes an einem geeigneten Ort in der Endpunkt-Anordnung ein Puffer zugeordnet worden ist. Dieses Steuerwort sollte auf einen Datenpuffer mit Daten zei­ gen, die an den Host als Antwort auf den nächsten an diesem Endpunktkanal empfangenen IN-Token zurückgesendet werden sollen. Der PID-Wert wird als DATA0 übertragen, wenn der CWP 0 ist und wird als DATA1 übertragen, wenn der CWP gleich 1 ist.

Input Active I_ACT. Dieser Zustand 1054 wird auf den Empfang eines IN-Tokens einge­ nommen, wenn der ausgewählte Endpunkt-Zustand gegenwärtig Input Ready ist. In diesem Zustand werden die Daten von dem Speicher auf den USB übertragen. Auf den Abschluß der Datenübertragung sollte ein ACK-Handshake innerhalb der 16 Bit-Zeit empfangen werden. Am Ende dieses Zeitlimits wird der Puffer-Wartestatus in das Steuerwort zurückgeschrieben, wenn ein ACK nicht empfangen wurde. Die Adress- und Byte-Zähler werden jedoch nicht überschrieben, da eine erneute Übertragung erfolgen wird und die gegenwärtigen Werte er­ neut gebraucht werden. Wenn ein ACK empfangen wird, wird der Pufferstatus zusammen mit den gegenwärtigen Werten des Adress- und-Byte-Zählers geschrieben. Danach wird das ande­ re Steuerwort an diesem Endpunkt gelesen, um den nächsten Zustand des Endpunktes zu be­ stimmen, welcher benutzt werden wird, wenn das nächste Mal ein Token an diesen Endpunkt gerichtet ist. Wenn dieser Endpunkt für eine Steuerübertragung genutzt wird, kann eine Übertragung auf den Ausgangs-Ready- oder Output-Idle-Zustand erfolgen, um die Statuspha­ se einer Steuer-Lese-Übertragung zu vervollständigen.

Output Idle 0_IDL. In diesem Zustand 1040 erwartet der Endpunktkanal, daß bald ein Puffer zugeordnet wird. Ein NAK-Handshake wird als Antwort auf ein OUT-Token, welcher diesem Endpunktkanal zugeordnet ist, zurückgesendet. Für IN-Token auf diesem Endpunktkanal wird keine Antwort zurückgesendet.

Output Ready 0_RDY. Dieser Zustand wird eingenommen, nachdem dieser Endpunktkanal einen Puffer erhalten hat, in welchen die Daten geschrieben werden. Dieser kann auf das Er­ kennen eines anderen Ausgangspuffers am Ende einer Übertragung oder über einen Output Ready-Befehl von dem 0_IDL-Zustand 1040 eingenommen werden, nachdem das passende Wort in die Endpunkt-Anordnung geschrieben wurde.

Output Active 0_ACT. Dieser Zustand 1044 wird auf den Empfang eines OUT-Tokens ein­ genommen. In diesem Zustand werden die Daten aus dem USB in den Speicher geschrieben. Am Ende einer Ausgangsübertragung wird der Status auf das Steuerwort am CWP geschrie­ ben. Wenn die Übertragung nicht erfolgreich war, d. h. ein CRC- oder Bit-Blockier-Fehler wurde erkannt, wird dieses als der Pufferstatus geschrieben. Wenn die Übertragung erfolg­ reich war, wird der Output Complete-Pufferstatus geschrieben, wird der CWP invertiert, und wird das andere Steuerwort für diesen Endpunktkanal gelesen. Die geeignete Übertragung wird basierend auf den Pufferzustand ausgeführt. Wenn dieser Endpunkt für eine Steuerüber­ tragung genutzt wird, kann ein Übergang in den Input Ready- oder Input Idle-Zustand er­ folgen, um die Statusphase eines Steuer-Schreib-Überganges zu vollenden.

Nach einem Reset sind alle Endpunkte inaktiviert. Ein Endpunkt ist mittels eines Aktivie­ rungsbefehls an den Endpunkt aktiviert. Dieses sollte nur dann getan werden, wenn die Ein­ gangs- und/oder Ausgangspuffer diesem Endpunkt bald zugeordnet werden. Alle Endpunkte, die gegenwärtig nicht einem Endpunktkanal zugeordnet sind, werden als inaktiviert betrach­ tet.

Die Software ordnet den Endpunktkanälen Puffer nach Bedarf zu. Nachdem jeder Puffer zu­ geordnet ist, führt sie den Input Ready- oder Output Ready-Befehl an dem Endpunktkanal aus. Wenn der Endpunktkanal gegenwärtig im Idle-Zustand ist, nimmt er den geeigneten Ready-Zustand ein. Wenn der Endpunktkanal gegenwärtig im Ready- oder Active-Zustand ist, werden alle Befehle ignoriert, mit Ausnahme der Disable- und Stall-Befehle an den End­ punktkanal, welche dieser unverzüglich ausführt. Dieses Schreiben muß von der Software ausgeführt werden, um in der Lage zu sein, potentielle Synchronisationsprobleme zu verhin­ dern, da das Handling des UNIM-Endpunktkanals asynchron zum Betrieb der Software ist.

Weil bis zu zwei Puffer jedem Endpunkt zugeordnet werden können, kann der nächste Puffer vorbereitet werden, während der gegenwärtige Puffer abgearbeitet wird, um die Datenüber­ tragung zu beschleunigen, und um unnötige NAK-Handshakes zu vermeiden.

Ausgehend von der vorhergehenden Beschreibung und aus Sicht einer funktionellen Steuer­ software wird der Betrieb eines Gerätes als ein Steuerendpunkt im Detail beschrieben. End­ punkt 0 ist typischerweise ein Steuerendpunkt. Zusätzlich ermöglicht ein Abbildungsmecha­ nismus, daß andere Endpunkte Steuerendpunkte werden. Beispielsweise sollte der SRDY- Befehl für die nächste Steuerübertragung zusammen mit dem Puffer oder dem Paket der Sta­ tus-Übertragung der gegenwärtigen Steuerübertragung geschrieben werden. Wenn während einer Datenphase einer Steuer-Lese- oder Steuer-Schreib-Operation eine ungerade Anzahl von Datenpaketen gesendet wird, bevor die Statusphase gesendet ist, muß Software den Steuer­ wort-Zeiger anpassen, weil die Statusphase in das Steuerwort 1 abgelegt werden muß, und weil der nächste SRDY-Puffer in das Steuerwort 0 abgelegt werden muß. Um dieses zu errei­ chen, kann die Software einen SKIP-Puffer einfügen oder ein Toggle-CWP-Befehl erzeugen. Die Software kann dann den Ready-Befehl für den Statusphasen-Puffer ausgeben.

Sollte an einem Steuer-Endpunkt, für welchen ein SRDY-Puffer momentan nicht verfügbar ist, ein SETUP-Token erkannt werden, wird ein beträchtlicher Aufwand betrieben, um den SETUP-Token zu empfangen. Der SETUP-Token wird in der Datenleitung eines Speicherka­ nals gespeichert, während darauf gewartet wird, daß die Software einen Puffer zuordnet.

Wenn ein gültiger SETUP empfangen wird, wird ein Interrupt über ein Interrupt-Bit durchge­ setzt. Als Antwort auf den Interrupt sollte die Software einen Puffer in das Steuerwort 0 schreiben, und sollte einen SRDY-Befehl ausgeben. Hierdurch wird das anhängige SETUP in den Speicher geschrieben. Der SRDY-Befehl verursacht, daß der Endpunkt als ein Steuerend­ punkt betrachtet wird, und er bleibt gesetzt, bis ein Eingangsaktivierungs- oder Ausgangsakti­ vierungsbefehl ausgeführt wird. Der SDRY-Puffer sollte so schnell wie möglich bereitgestellt werden, da es den Datenweg für jede weitere Datenübertragung blockiert, wenn der Interrupt durchgesetzt ist. Allen über das USB-Netzwerk empfangenen Token wird während des War­ tens auf den Puffer ein NAK zurückgesendet.

Nachdem ein Setup empfangen wurde, muß es überprüft werden, und eine passende Antwort bestimmt werden. Zu diesem Zeitpunkt stellt die Firmware passend zusätzliche Eingangs- und Ausgangspuffer zur Verfügung. Wenn Setup ein Befehl ist, der nicht durch die Funktion un­ terstützt wird, wird ein neuer SRDY-Puffer auf das Steuerwort 0 gegeben, und ein SRDY- Befehl wird ausgegeben. Hierdurch wird allen Token an diesem Endpunkt ein NAK- Handshake zurückgesendet, bis das nächste Setup empfangen wird. Während in der Zwi­ schenzeit die Software das Setup analysiert, werden als Antwort auf die Token NAKs gesen­ det.

Obwohl die Ausführungsformen unter Bezugnahme auf spezielle Gerätestrukturen, Program­ mierzustände und Programmiermodelle beschrieben wurden, kann die Erfindung auf eine Vielzahl anderer Geräte angewendet werden, welche verschiedene Programmierzustände und -modelle implementieren. Der Fachmann entnimmt den Ausführungsformen, daß viele Modi­ fikationen möglich sind, ohne deren Lehre zu verlassen. All diese Modifikationen sollen von den folgenden Ansprüchen umfaßt sein.

Die Architektur der USB-Knotenschnittstelle ist in dem folgenden Anhang , der Teil der Beschreibung ist, näher spezifiziert.

Claims (18)

1. Verfahren zum Betreiben eines Steuer-Endpunktes an einem Universeller Serieller Bus (USB), mit den folgenden Verfahrensschritten:

• - Bereitstellen eines Sender-Empfängers, welcher zum Senden und Empfangen von Daten betreibbar mit dem USB verbunden ist;
• - Bereitstellen eines Controllers, welcher mit dem Sender-Empfänger betreibbar verbunden ist, wobei der Controller Daten an den Sender-Empfänger zur Über­ tragung über den USB liefert, und wobei der Controller Daten annimmt, wel­ cher der Sender-Empfänger über den USB empfängt;
• - Bereitstellen eines Speichers, welcher funktionell mit dem Controller verbun­ den ist, wobei der Controller Daten in dem ersten Speicher sichern kann und Daten aus dem ersten Speicher kopieren kann;
• - Bereitstellen einer Funktion, welche betreibbar mit dem Speicher und dem Controller verbunden ist, wobei die Funktion Befehle an den Controller liefern kann, Daten in dem Speicher sichern kann und Daten aus dem Speicher kopie­ ren kann;
• - Empfangen eines SETUP-Tokens von einem Host an dem USB, wobei der SETUP-Token anzeigt, daß der Host eine Steuerübertragung ausführen wird;
• - Empfangen eines ersten DATA0-Paketes von dem Host auf dem USB, wobei das erste DATA0-Paket anzeigt, daß die Steuerübertragung eine Datenstufe mit wenigstens einer Datentransaktion umfassen wird; und
• - Zuordnen eines Teiles des Speichers für die wenigstens eine Datentransaktion,

wobei die Funktion die Zuordnung ausführt und eine erste Speicheradresse an den Controller lie­ fert, und wobei die erste Speicheradresse auf einen ersten Speicherstandort in­ nerhalb des Teiles des Speichers zeigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste DATA0-Paket anzeigt, daß die Daten­ transaktionen IN-Transaktionen sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Zuordnung eines Teiles des Speichers weiter­ hin die Zuordnung eines Teiles des Speichers umfaßt, der ausreichend ist, um die Da­ ten für alle Transaktionen in der Datenstufe zu halten.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei an der ersten Speicherstelle Daten für eine erste Datentransaktion gehalten werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Zuordnung eines Teiles des Speichers weiter­ hin die Bereitstellung einer zweiten Speicheradresse an den Controller umfaßt, wobei die zweite Speicheradresse auf eine zweite Speicherstelle innerhalb des Teiles des Speichers zeigt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Controller Daten von der ersten Speicherstelle liest, und die Daten an den Sender liefert, um diese über den USB zu senden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Zuordnung eines Teiles des Speichers weiter­ hin die Bereitstellung einer dritten Speicheradresse an den Controller umfaßt, wobei die dritte Speicheradresse auf einen dritten Speicherstandort innerhalb des Teiles des Speichers zeigt, und wobei weiterhin die dritte Speicheradresse an den Controller nur geliefert wird, nachdem der Controller Daten von der ersten Speicherstelle kopiert hat.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei auf der dritten Speicheradresse Daten für ein drit­ tes Datenpaket gehalten werden.

9. Verfahren nach Anspruch l, mit einem Schritt zum Empfangen eines unerwarteten SETUP-Tokens, und einem Speichern des unerwarteten SETUP-Tokens in einer Da­ tenleitung.

10. Verfahren nach Anspruch 9, mit einem Schritt zur Benachrichtigung der Funktion über den unerwarteten SETUP-Token durch den Controller.

11. Verfahren nach Anspruch 10, mit einem Schritt zum Bereitstellen einer Speicheradres­ se an den Controller durch die Funktion, wobei die Speicheradresse auf einen Puffer im Speicher zeigt.

12. Vorrichtung zum Anschluß an einen Universal Serial Bus (USB), aufweisend:

• - einen Pufferspeicher zur Speicherung von Daten;
• - einen Controller, welcher funktionell mit dem Pufferspeicher und einem USB verbunden ist, der Controller aufweisend:
  • - einen ersten und einen zweiten Speicheradressen-Zeiger, wobei der erste und der zweite Speicheradressen-Zeiger eine Adresse innerhalb des Pufferspeichers halten;
  • - Logik für einen Endpunktkanal-Zustand zur Bewahrung des gegenwär­ tigen Zustandes eines Endpunktkanales, wobei die Logik anzeigt, ob der Endpunktkanal Daten zur Übertragung über den USB enthält;
• - eine Funktion, welche funktionell mit dem Controller und dem Pufferspeicher verbunden ist, wobei die Funktion Daten in dem Pufferspeicher speichert und die entsprechende Adresse dem ersten und zweiten Pufferspeicher-Zeiger zu­ weist, wobei der Controller automatisch ein NAK sendet, wenn der Controller einen IN-Token einer Steuer-Lese-Übertragung empfängt, und wenn die Logik des Endpunktkanal-Zustandes anzeigt, daß der Endpunktkanal keine Daten enthält, und wobei der Controller automatisch die Daten sendet, wenn die Lo­ gik des Endpunktkanal-Zustandes anzeigt, daß der Endpunktkanal keine Daten enthält.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Controller weiterhin eine Datenleitung für die temporäre Speicherung von Daten, die von dem USB empfangen wurden, auf­ weist, und wobei die Logik des Endpunktkanal-Zustandes weiterhin anzeigt, wenn der Endpunktkanal in einem Ready-Zustand zum Empfang einer SETUP-Transaktion ist, und wobei der SETUP-Token in der Datenleitung gespeichert wird, wenn ein SETUP- Token über den USB empfangen wird und die Logik des Endpunktkanal-Zustandes anzeigt, daß der Endpunktkanal nicht in einem Ready-Zustand ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Controller weiterhin ein Interrupt-Bit auf­ weist, um anzuzeigen, daß der Kanalspeicher gegenwärtig einen SETUP-Token spei­ chert.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Funktion einen Puffer in dem Speicher zu­ ordnet und den ersten Speicherzeiger einer Adresse in dem Puffer zuweist, wenn das Interrupt-Bit anzeigt, daß der Speicherkanal gegenwärtig einen SETUP-Token spei­ chert.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Funktion den ersten Speicherzeiger so zu­ weist, daß dieser auf einen Puffer zur Speicherung des SETUP-Tokens zeigt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Controller automatisch ein NAK sendet, während der SETUP-Token in der Datenleitung gehalten wird.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Controller automatisch das in der Leitung gespeicherte Setup-Paket auf einen Speicherpuffer überträgt, und die Abarbeitung fol­ gender Transaktionen fortsetzt.