SylixOS USB虚拟网卡框架

Posted 2020-10-07

1. USB子系统简介

1.1      USB简介

     USB，是英文Universal Serial Bus（通用串行总线）的缩写，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应用在PC领域的接口技术。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。

1.2      USB虚拟网卡框架

1.2.1   普通网卡与USB网卡框架对比

    如图 11所示，普通网卡驱动与USB网卡驱动相比最大的区别是，USB网卡把普通的物理硬件换成了USB的物理硬件。

图 11 USB网卡与普通网卡对比图

1.2.2   USB虚拟网卡框架

    如图 12所示，在SylixOS中，USB网卡框架中网卡驱动可大致分为4层分别为USB网卡驱动层、USB协议层、Gadget层和UDC层。

图 12 SylixOS USB虚拟网卡框架

    USB网卡驱动层：服务对象是网络协议栈（TCP/IP或者LWIP）用来接收或发送网络报文。

    USB协议层：从USB网卡驱动层接收网络报文加工生成对应的USB报文或者，从UDC层接收USB报文转换成网络报文。

    Gadget层：完成的工作是绑定UDC层和USB协议层，注册绑定相关的回调函数，此层功能类似于Linux下的Platform功能。是为了去除耦合便于移植和代码复用。

UDC层：配置USB寄存器来实现硬件传输功能。

2. SylixOS虚拟网卡数据流

2.1      数据流整体框架

    USB数据在传输的过程中会经过如图 21所示中的相关代码层。数据每经过一个代码层，代码层会对数据进行加工处理。

图 21 USB虚拟网卡数据分层

2.2      数据流实例

    如图 22所示，举一个数据传输的实例。上层应用要传输数据“123”（数据“123”称为原始数据），首先需要经过协议栈层。协议栈会把原始数据封装成网络报文继续向下传输。需要注意如果是普通网卡驱动最终传输的就是网络报文，但USB仍然需要对网络报文再次封装。网络报文经过USB协议层时，会根据安装好的驱动选择对应的USB驱动协议进行报文封装，把网络报文转换成USB报文。最终在USB上传输的是USB报文。发送的过程是对原始数据封装组包的过程，同理接收数据是对接收到的数据拆包解析的过程。有了这套机制，就可以保证数据可以正确传输。

图 22 数据流实例