7.4 根集线器（Root Hub）寄存器分区

  • 早期网络设备翻译​​：
    以太网（Ethernet）中的 ​​”Hub”​​ 最早译为“集线器”，因其功能与 USB Hub 高度相似（多端口信号中继），这一译名被直接沿用至 USB 领域。
  • 行业标准一致性​​：
    IEEE、USB-IF 等组织的官方中文文档均采用“集线器”，如：
    ​​USB 根集线器（Root Hub）​​
    ​​USB 扩展集线器（External Hub）​​

功能概述

本分区所有寄存器专用于 USB 根集线器（Root Hub）。根集线器是主机控制器（HC）的组成部分，但在功能上独立存在。主机控制器驱动（HCD）通过寄存器接口模拟 USB 设备驱动（USBD） 对根集线器的访问，并维护以下软件实现的 USB 集线器特性（硬件无需支持）：

  1. 描述符管理
    • 设备 描述符（Device Descriptor）
    • 配置 描述符（Configuration Descriptor）
    • 接口 描述符（Interface Descriptor）
    • 端点 描述符（Endpoint Descriptor）
    • 部分 类描述符（Class Descriptor） 的静态字段
  2. 地址解码
    • 根集线器的设备地址由 HCD 维护和解码。
  3. 简单操作
    • 其他更适合软件（而非硬件）处理的轻量级操作。

寄存器设计原则

根集线器寄存器的 位域组织 和 操作方式 与系统中常见的 USB 集线器保持一致，包含以下 4 类寄存器（均以 双字（Dword） 为单位读写）：

寄存器名称 功能 写入时机
HcRhDescriptorA 描述根集线器的基本特性（如端口数量、电源模式）。 初始化时配置，且 不受 HC USB 状态影响（始终可写）。
HcRhDescriptorB 扩展描述符（如端口电流限制、设备类型）。 同上。
HcRhStatus 根集线器全局状态（如过流保护、本地电源状态）。 仅在 USBOPERATIONAL 状态（正常运行）下可写。
HcRhPortStatus[1:NDP] 每个端口的独立状态（如连接状态、使能/禁用、复位控制）。NDP = 端口数量。 同上。

关键术语说明

  • 根集线器（Root Hub）：主机控制器内置的 USB 顶层集线器，负责连接下游设备。
  • 双字（Dword）：32 位数据块，OHCI 寄存器的标准访问单位。
  • USBOPERATIONAL 状态：主机控制器处于正常运行模式（HcControl.HCFS=10b）。

注意事项

  1. 初始化依赖性
    • HcRhDescriptorA/B 必须在 HC 初始化阶段 配置，以匹配硬件设计（如端口数量）。
  2. 状态机约束
    • 修改 HcRhStatus 或端口状态寄存器时，需确保 HC 处于 USBOPERATIONAL 状态，否则写入无效。
  3. 保留位处理
    • 所有寄存器修改需遵循 Read-Modify-Write 规则，保留未使用的位。