STM32 OTG主机库U盘应用中的NAK处理

   经常碰到有人在利用USB OTG做U盘的应用过程中遇到一些识别或读取问题。这里分享一篇STM32芯片的OTG模块做U盘应用过程中关于NAK处理的解析过程供参考。文章源于ST官方FAE技术应用文档，本文底部有网站地址介绍，可供原文及参考代码下载。

问题：

某客户使用STM32F4的OTG库做USB主机控制Wifi网卡。使用BULK传输时，从设备读取数据时，如果设备需要返回把设备返回的NAK状态告知上层应用，该如何修改OTG库。

调研：

先来看看OTG库当前对BULK类型传输，IN和OUT方向上的NAK的处理方式：

1. @BULK IN 通道
   : c7 G8 \/ g6 e1 S6 x# w3 A% \
2. 
   
3. If(nak)
   
4. 重新使能该通道： CHENA=1, CHDIS=0
   " I2 W0 x; c' ?5 b% m4 M
5. 记录通道状态： Pdev->hostHC_Status[num]= HC_NAK
   , A  j  r- g1 ]5 C# H+ W
6. 清零NAK位
   / z  m% Y4 C0 M& s
7. 退出该中断处理程序(ISR)

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一旦重新使能该通道，主机硬件又自动发送IN令牌企图从设备获取数据，直到设备准备好数据不再回复NAK，而回复主机要获取的数据，然后主机硬件回复ACK结束本次transfer。

BULK IN通道对NAK的处理和CTRLIN通道对NAK的处理，在ISR中是一样的；但是在驱动库里，对CTRL IN有超时限制，而对BULK IN没有。就是说对于常用来做枚举传输的CTRL传输，当启动从设备获取信息，但是久久未得的情况下，会走到Timeout的处理分支。从代码里我们可以看到:

1. <usbh_core.c>
   * M9 `9 G( p6 H0 |
2. USBH_HandleControl()
   0 p, j( L: C3 ~/ ~- t' C1 U
3. {
   
4. case CTRL_DATA_IN : 发出IN令牌
   & @) Q2 O" W7 y7 P0 j
5. caseCTRL_DATA_IN_WAIT :get_urb_state
   9 E& C; ?1 l& N5 ?0 `( z  y- |
6. if(done)
   
7. if(stall)
   
8. if(error)
   * x+ z4 ~. [8 X3 C0 A
9. if (超时) USBH Fail .......

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但是BULK IN通道对NAK的接收没有超时控制，因为BULK传输本身的性质就是不保证带宽的，即如果主机上有很多其他优先级更高的周期类型的传输（同步ISO传输和中断INT传输），则在BULK传输有可能无限延迟。

CTRL IN对NAK有超时处理，那么CTRL OUT对NAK是如何处理的呢？

从代码里可以看到CTRL OUT收到NAK后会把该状态上传APP。

1. @CTRL OUT 通道
   ' ^; m1 S) H* I
2. If(nak)
   & d+ Z! v% T- i5 g8 j
3. 打开通道halt中断： CHMM @ OTG_FS_HCINTMSK
   8 P9 H- l( d( @8 I* Z
4. Halt该通道： CHENA=0,CHDIS=1
   
5. 记录通道状态：Pdev->hostHC_Status[num] = HC_NAK
   ' N6 J8 _  Q2 }! E' j
6. 错误计数清零
   
7. 清零NAK标志：@HCINTx
   " O/ {: I% ^- w" [5 Z
8. 退出该中断处理程序(ISR)，又进入通道halt中断
   
9. If(halt)
   . X, _! W6 F8 |- o4 z: p
10. 关闭通道halt中断
    
11. 记录通道状态以上传APP：Pdev->host.URB_State[num]= URB_NOTREADY

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然后在库代码处理控制传输时，如果检测到这个状态，就会重新发送OUT令牌和数据包。

1. <usbh_core.c>
   : b& M" m2 W9 a# y$ ]5 k* K2 F
2. USBH_HandleControl()
   - j# |0 G! Y' j
3. {
   9 w  \" a) U* a7 q" L0 T
4. case CTRL_DATA_OUT : 发出OUT令牌和数据包
   : _  v4 Q6 _8 l5 J6 D
5. caseCTRL_DATA_OUT_WAIT :
   ; v3 i6 j# t3 h* T3 U
6. get_urb_state
   7 V' X0 v0 Q/ E* p9 z+ W
7. if(done)
   1 Q: a4 H' Q8 ]
8. if(stall)
   
9. if(error)
   
10. if (URB_NOTREADY)回到之前的case CTRL_DATA_OUT

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$ X/ H7 T4 g5 z

因此，当CTRL IN收到NAK后，如果想把状态上传给App，则可以模仿CTRL OUT对NAK的处理。首先， ISR中的处理可以模仿CTRL OUT，在BULK传输的处理中，对每次发送IN令牌的地方（USBH_BulkReceiveData）查询传输状态，如果URB_NOTREADY就由App来决定如何处理。

处理：

基于U盘读写的例程，在每次USBH_BulkReceiveData之后检查状态，如果是URB_NOTREADY就重新发送IN令牌。全项目USBH_BulkReceiveData有三个地方，且都在USBH_HandleBOTXfer()中调用，即在BOT传输中若干次读数据阶段（多次数据包整数长度读取和最后一次的尾巴数据读取）和CSW阶段的读取。

1. <usbh_core.c>
   
2. USBH_MSC_HandleBOTXfer()
   0 k3 ^* O( Y" W2 u, `
3. {
   0 s4 i1 s0 J" f
4. caseUSBH_MSC_BOT_DATAIN_STATE:
   
5. if (URB_DONE)
   
6. {
   0 ^+ V- Z7 i1 o. G9 a
7. if (剩余数据大于端点的MPZ)USBH_BulkReceiveData(MPZ)
   ; I* k- h% S3 T% ^$ q6 |
8. if(剩余数据小于端点的MPZ) USBH_BulkReceiveData(剩余数据量)
   ' i4 z$ ~! Q3 m- h( V; J
9. }
   
10. caseUSBH_MSC_RECEIVE_CSW_STATE :
    
11. USBH_BulkReceiveData(13)

复制代码

需要对每次BULK IN传输后检测状态，如果收到NAK则重新发起刚才的那次BULK IN传输：

1. <usbh_core.c>
   - q2 y2 m6 Y+ Z
2. USBH_MSC_HandleBOTXfer()
   9 `, K: I% \0 X! C
3. {
   6 e# F3 a- `& k3 M7 j: b1 h
4. caseUSBH_MSC_BOT_DATAIN_STATE:
   
5. if (URB_DONE)
     @$ e% r% z/ K' _
6. {
   - N, }8 w  z4 {7 H' f  J
7. if (剩余数据大于端点的MPZ)USBH_BulkReceiveData(MPZ)
   3 v7 E4 M% r8 W
8. if(剩余数据小于端点的MPZ) USBH_BulkReceiveData(剩余数据量)
   . m' ?  S$ k( D* F+ {, m
9. }
   " f7 _. T# ?! \3 ?1 `7 |2 q! S
10. If(URB_NOTREADY)
    
11. {重新发起刚才的BULKIN传输}
    + ^- D+ O. B' T) |9 [+ U" Z3 U9 w
12. caseUSBH_MSC_RECEIVE_CSW_STATE :
    8 B2 Q2 V% L5 s) X& b) ]: s
13. USBH_BulkReceiveData(13)
    
14. If(URB_NOTREADY)
    
15. {重新发起刚才的BULK IN传输}

复制代码

: v8 Q' p$ n: y2 U, J0 f  R% W8 O! z

经过以上修改，以FS和HS都能对U盘正确读取。

修改后的参考固件代码，请去WWW.STMCU.COM.CN官网实战经验处下载。

文章出处： 茶话MCU

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