Loading ehci driver searching on hosts что такое

Обновлено: 03.07.2024

Когда мой компьютер работал под управлением Windows, то для интерфейса USB 3.0 требовалось установить драйвер от производителя материнской платы. Операционная система не могла найти его самостоятельно. С переходом на Linux такой проблемы не стало. Все имеющиеся порты USB при установке системы начинают работать сразу. Но полноценно ли? В этой статье несколько простых способов, позволяющих проверить версию интерфейса и режим работы подключенных к нему устройств.

Просмотр информации по всем USB-контроллерам компьютера:

Материнская плата ASRock H67M-GE не новая. На ней преобладают порты USB 2.0, поддержка которых сразу заложена в чипсете. Дополнительно присутствует контроллер USB 3.0 от Etron Technology. В выдаче это всё видно, значит все контроллеры настроены правильно:

Для ноутбука Acer TMX349-M-535L выдача оказалось проще. Контроллер USB лишь один и по версии вопросов тоже не остаётся:

Если так окажется, что в выдаче не будет чётко указана версия USB-контроллера, то можно проискать в интернете информацию по выданному наименованию контроллера.

Следующая команда позволяет получить значительно более детальную информацию по всему, что связанно с USB. Видно контроллеры, порты, устройства, техническую информацию по устройствам, скоростные режимы работы каждого устройства, возникшие ограничения в работе устройств, историю подключения-отключения устройств.

В выдаче high-speed USB и SuperSpeed USB — это устройства USB 2.0 и USB 3.0, соответственно.

Пример для ASRock H67M-GE:

Бывает, что USB-порты работают. И даже их версия такая, какая должна быть. Но скорость обмена данными оставляет желать лучшего. Поставить точку в вопросе скорости поможет тестирование каким-нибудь USB-носителем. Берём флешку или диск. Обязательно USB 3.0, если хотим проверить соответствующий порт. Подключаем к нужному порту и запускаем скоростной тест.

У меня есть внешний жёсткий диск и флешки, для которых я примерно знаю максимальные скорости. Сравнивая полученные значения становится ясно, на какой скорости позволяет им работает USB-порт.

Если вы не знаете скоростные характеристики своих USB-носителей, то можно просто сравнить, дополнительно подключив их к заведомо низкоскоростным портам. Или через USB-хаб версии 2.0, который тоже замедлит работу.

Мне нравится для подобных тестов использовать «Дисковую утилиту Gnome»:

Примеры тестов одного и того же USB-диска через USB 2.0 и USB 3.0 можно посмотреть в недавнем обзоре. Они выполнены как раз через эту программу. И разница скоростей очевидна.

Всех приветствую. Сегодня хочу поделиться опытом и всё-таки по-моему внятно объяснить про такой, на первый взгляд, простой стандарт для USB 2.0 хост-контроллера.

Изначально можно представить себе что USB 2.0 порт — это всего лишь 4 пина, по двум из которых просто передаются данные(Как, к примеру, COM-порт), но самом деле всё не так, и даже совсем наоборот. USB-контроллер в принципе не даёт нам возможности передавать данные как через обычный COM-порт. EHCI — довольно замысловатый стандарт, который позволяет обеспечить надежную и быструю передачу данных от софта до самого девайса, и в обратную сторону.

Возможно, вам пригодиться эта статья, если, к примеру, вы не имеете достаточных навыков написания драйверов и чтение документации к хардвейру. Простой пример: хотите написать свою ОС для мини-ПК, дабы какая-нибудь винда или очередной дистрибутив линукса не загружали железо, и вы использовали всю его мощь исключительно в своих целях.

Что такое EHCI

Что же, давайте начнем. EHCI — Enhanced Host Controller Interface, предназначен для передачи данных и управляющих запросов USB-устройствам, и в другую сторону, а в 99% случаев — является связующим звеном, между каким-либо софтом и физическим устройством. EHCI работает как PCI-устройство, а соответственно использует MMIO(Memory-Mapped-IO) для управления контроллером(да-да, я знаю, что некоторые PCI-девайсы используют порты, но тут я всё обобщил). В документации от Intel описан лишь принцип работы, и никаких намеков на алгоритмы, написанные хотя бы на псевдокоде, нет вовсе. EHCI имеет 2 типа MMIO-регистров: Capability и Operational. Первые служат для получения характеристик контроллера, вторые же — для его управления. Собственно, прикреплю саму суть связи софта и EHCI контроллера:

Каждый EHCI контроллер имеет несколько портов, каждому из которых могут быть подключены какие-либо USB-устройства. Так же, прошу заметить, что EHCI является улучшенной версией UHCI, который так же был разработан Intel на несколько годов раньше. Для обратной совместимости любой UHCI/OHCI контроллер, который имеет версию ниже, чем EHCI, будет компаньоном к EHCI. К примеру, у вас есть USB-клавиатура(А большинство клавиатур года так до сих пор были именно такими), которая работает на USB 1.1(заметим, что максимальная скорость работы USB 1.1 — 12 мегабит в секунду, а FullSpeed USB 2.0 имеет пропускную способность аж в 480 мбит/сек), а у Вас имеется компьютер с USB 2.0 портом, при подключении клавиатуры к компьютеру хост-контроллер EHCI как ни как будет работать с USB 1.1. Данная модель показана на следующей схеме:

Так же на будущее хочу сразу предупредить, что Ваш драйвер может работать не правильно из-за такой вот нелепой ситуации: вы инициализировали UHCI, а после чего EHCI, при этом добавили два одинаковых устройства, поставили в регистр порта бит Port Owner Control, после чего UHCI перестал работать, из-за того, что EHCI автоматически перетягивает порт на себя, а порт на UHCI перестаёт откликаться, эту ситуацию надо отслеживать.

Так же, давайте рассмотрим схему, показывающую саму архитектуру EHCI:

Справа написано про очереди — о них чуть позже.

Регистры EHCI контроллера

Для начала хочется еще раз уточнить, что через данные регистры вы будете управлять вашим устройством, поэтому они очень важны — да и без них программирование EHCI невозможно.

Для начала вам надо получить адрес MMIO, который выдан данному контроллеру, по смещению +0x10 будет лежать адрес наших долгожданных регистров. Есть одно но: сначала идут Capability регистры, а только после них — Operational, поэтому по смещению 0(от предыдущего адреса, который мы получили по смещению 0x10 относительно начала MMIO нашего EHCI) лежит один байт — длина Capability-регистров.

Capability регистры

По смещению 2 лежит регистр HCIVERSION — номер ревизии данного HC, который занимает 2 байта и содержит BCD версию ревизии (что такое BCD можно узнать из википедии).
По смещению +4 лежит регистр HCSPARAMS, его размер — 2 слова, он содержит структурные параметры устройства и его биты показывают следующее:

Бит 16 — Port Indicators — доступные световые индикаторы для подключенных USB-устройств.
Биты 15:12 — номер контроллера-компаньона, который присвоен данному контроллеру
Биты 11:8 — количество портов у компаньон-контроллера
Бит 7 — Port Routing Rules — показывает, как данные порты привязаны к компаньон-портам
Бит 4 — Port Power Control — показывает, надо ли включать питание каждому порту, 0 — питание подаётся автоматически
Биты 3:0 — количество портов у данного контроллера.
По смещению +8 лежит регистр HCCPARAMS — показывает параметры совместимости, его биты значат следующее:
Бит 2 — доступность асинхронной очереди,
Бит 1 — доступность периодической (последовательной) очереди
Бит 0 — 64-битная совместимость

Operation регистры

По смещению 0 лежит регистр USBCMD — командный регистр контроллера, его биты означают следующее:

Биты 23:16 — Interrupt Threshold Control — показывает сколько микро-фреймов будет использоваться на один обычный фрейм. Чем больше, тем быстрее, но если больше 8 — то микро-фреймы будут обрабатываться с той же скоростью, что и для 8.
Бит 6 — прерывание после каждой транзакции в асинхронной очереди,
Бит 5 — используется ли асинхронная очередь,
Бит 4 — использование последовательной очереди,
Биты 3:2 — размер FrameList'a (о этом — дальше). 0 означает 1024 элемента, 1 — 512, 2 — 256, 3 — зарезервировано
Бит 1 — устанавливается для выполнение сброса хост-контроллера.
Бит 0 — Run/Stop

Бит 15 показывает используется ли асинхронная очередь
Бит 14 показывает используется ли последовательная очередь,
Бит 13 — показывает, что обнаружена пустая асинхронная очередь,
Бит 12 установлен в 1, если при обработке транзакции произошла ошибка, тогда хост-контроллер остановит выполнение всех очередей.
Бит 4 установлен в 1, если произошла серьезная ошибка, хост-контроллер останавливает выполнение всех очередей.
Бит 3 FrameList (Регистр) Rollover — ставится в 1, когда хост-контроллер обработал весь frameList.
Бит 1 — USB Error Interrupt — генерировать ли прерывание при ошибках?
Бит 0 — USB Interrupt — выставляется после успешной обработки транзакции, если в TD был установлен IOC

По смещению +8 лежит регистр USBINTR — регистр включения прерываний
Чтобы долго не писать, и тем более, Вам долго не читать, значения битов данного регистра можно посмотреть в спецификации, ссылка на неё будет оставлена внизу. Сюда я просто записываю 0, т.к. абсолютно не имею желания писать обработчики, мапить прерывания и т.п., так что это я считаю почти что абсолютно бессмысленным.

По смещению +12(0x0C) лежит регистр FRINDEX, в котором просто лежит текущий номер фрейма, при чем, хочу заметить, что последние 4 бита показывают номер микро-фрейма, в старшие 28 — номер фрейма (так же значение не обязательно меньше размера frameList'а, если вам нужен индекс — лучше брать его с маской 0x3FF(или же 0x1FF, и т.п.).

Регистр CTRLDSSEGMENT лежит по смещению +0x10, он показывает хост-контроллеру старшие 32 бита адреса листа фреймов.

Регистр PERIODICLISTBASE имеет смещение +0x14, в него вы можете положить младшие 32 бита листа фреймов, заметим, что адрес должен быть выравнен по размеру страницы памяти (4096).

Регистр ASYNCLISTADDR имеет смещение +0x18, в него вы можете положить адрес асинхронной очереди, заметим, что он должен быть выравнен по границе 32 байта, при этом должен находиться в первых четырех гигабайтах физической памяти.

Регистр CONFIGFLAG показывает, настроено ли устройство. Вы должны выставить бит 0 после завершения настройки устройства, он имеет смещение +0x40.

Перейдем к регистрам портов. Каждый порт имеет свой командно-статусный регистр, каждый регистр порта располагается со смещением +0x44 + (PortNumber — 1)*4, его биты значат следующее:

Бит 12 — питание порта, 1 — питание подаётся, 0 — нет.
Бит 8 — Port Rest — устанавливается для сброса устройства.
Бит 3 — Port Enable/Disable Change — выставляется при изменении статуса «включенности» порта.
Бит 2 — порт включен/не включен.
Бит 1 — Изменение статуса подключения, ставится в 1, к примеру, если вы подключили, или отключили USB устройство.
Бит 0 — статус подключения, 1 — подключено, 0 — нет.

Структуры передачи данных и запросов

Организация структуры для обработки запросов включает в себя очередь и трансфер дескрипторы(TDs).

На данный момент мы рассмотрим только 3 структуры.

Последовательный список

Последовательный(Периодичный, Pereodic) список устроен следующим образом:

Как видно на схеме, обработка начинается с получения нужного фрейма из фрейм листа, каждый его элемент занимает 4 байта и имеет следующую структуру:

Как видно на картинке, адрес очереди/трансфер дескриптора выровнен по границе 32 байта, бит 0 означает то, что хост-контроллер не будет обрабатывать данный элемент, биты 3:1 показывают тип того, что будет обрабатывать хост-контроллер: 0 — изосинхронный TD(iTD), 1 — очередь, 2 и 3 в данной статье я рассматривать не буду.

Асинхронная очередь

Хост контроллер обрабатывает данную очередь только тогда, когда фрейм последовательный пустой, либо хост-контроллер обработал весь последовательный список.

Асинхронная очередь представляет собой указатель на очередь, где содержатся другие очереди, которые нуждаются в обработке. Схема:

qTD(Queue Element Transfer Descriptor)

Данный TD имеет следующую структуру:

Next qTD Pointer — указатель на продолжение очереди для обработки(для Horizontal Execution), бит 0 Next qTD Pointer'а показывает, то, что дальше нет еще одной очереди.
qTD Token — токен TD, показывает параметры передачи данных:

Бит 31 — Data Toggle (об этом дальше)
Биты 30:16 — количество данных для передачи, после завершения транзакции их значение уменьшается на количество переданных данных.
Бит 15 — IOC — Interrupt On Complete — вызвать прерывание после завершения обработки дескриптора.
Биты 14:12 показывают номер текущего буфера, в который/из которого производиться обмен данными, об этом далее.
Биты 11:10 — допустимое количество ошибок. Данная таблица показывает, когда счетчик количества ошибок уменьшается:

Голова очереди

Голова очереди(Queue Head) имеет следующую структуру:

Queue Head Horizontal Link Pointer — указатель на следующую очередь, биты 2:1 имеют следующие значения в зависимости от типа очереди:

Endpoint Capabilities/Characteristics — характеристики очереди:

Биты 26:16 содержат максимальный размер пакета для передачи
Бит 14: Data Toggle Control — показывает, где хост-контроллер должен брать изначальное значение Data Toggle, 0 — игнорирует бит DT в qTD, сохраняет бит DT для головы очереди.
Бит 13:12 — характеристики скорости передачи:
Биты 11:8 — номер конечной точки, к которой выполняется запрос
Биты 6:0 — адрес устройства

Биты 29:23 — номер Хаба
Биты 22:16 — адрес Хаба

Переходим к самому интересному.

Драйвер EHCI

Начнем с того, какие запросы может выполнять EHCI. Есть 2 типа запросов: Control — а-ля команд, и Bulk — к конечным точкам, для обмена данными, к примеру, абсолютное большинство флешек(USB MassStorage) использует тип передачи данных Bulk/Bulk/Bulk. Мышь и клавиатура для передачи данных тоже используют Bulk — запросы.

Инициализируем EHCI и настраиваем асинхронную и последовательные очереди:

Собственно, код для сброса порта в изначальное состояние:

Control-запрос к устройству:

Код обработки очереди:

И теперь запрос к конечной точке(Bulk-запрос)

Думаю, что тема достаточно интересная, в интернете на русском документаций, описаний и статей на эту тему почти нет, а если есть — очень размыто. Если интересна тема работы с железом и разработки ОС, то есть много чего рассказать.

В BIOS любой современной материнской платы, как правило, существует немало опций, связанных с настройкой внешней шины USB (Universal Serial Bus). Опция BIOS EHCI Hand-Off предназначена для включения или выключения особой функции, относящейся к работе расширенного контроллера шины EHCI. Возможными значениями опции являются лишь два варианта – Enabled (Включено) и Disabled (Выключено).

Принцип работы

Всем пользователям персонального компьютера, наверное, прекрасно известна шина USB, которая предоставляет возможность для подключения разнообразных периферийных устройств Plug-and-Play. Спецификация 2.0 шины, увидевшая свет в 2000 г., позволила устройствам передавать данные по ней с высокой скоростью – до 480 Мбит/c.

Работой USB управляет контроллер, расположенный на материнской плате. В частности, для реализации возможностей USB спецификации 2.0 был разработан контроллер шины, получивший название EHCI (Enhanced Host Controller Interface, расширенный интерфейс хост-контроллера).

В большинстве современных операционных систем существуют драйверы, которые позволяют ОС самостоятельно управлять контроллером USB. Однако до загрузки операционной системы контроллером данной шины управляет не сама ОС, а БИОС. Управление контроллером шины до загрузки может понадобиться, в частности, для использования накопителей USB, а также устройств ввода-вывода, таких, как мышь и клавиатура. Во время загрузки операционной системы осуществляется передача управления шиной от БИОС к ОС. Для этой цели в контроллере EHCI предусмотрен специальный механизм.

В старых операционных системах, например, в операционных системах, более ранних, чем Windows XP, существовали проблемы с передачей управления контроллером USB 2.0 от BIOS к операционной системе. Эти проблемы могли приводить к тому, что шиной могли управлять одновременно и драйвер BIOS, и драйвер ОС. Излишне говорить, что подобная ситуация нередко приводила к ошибкам в работе устройств, подключаемых к шине, вплоть до зависания ОС и появления «экрана смерти».

Описываемая опция запрещает передачу управления от BIOS к OC, что исключает конфликты, которые могут возникнуть при работе устройств USB. Данная проблема были исправлена с выходом обновления Windows XP – Service Pack 2. Кроме того, от этой проблемы были избавлены и последующие версии Windows, поэтому при использовании современных версий операционных систем Windows надобность во включении этой опции отпадает.

Опцию обычно можно найти в BIOS Setup в специальном разделе, отведенном для настройки параметров USB, который может называться USB Configuration (Конфигурация USB), или иметь подобное этому название.

Стоит ли включать?

Обычно нет особой необходимости во включении опции, поскольку в современных операционных системах, в частности, в операционных системах линейки Windows, таких, как Windows XP SP2 и SP3, Windows Vista, Windows 7 и 8, передача управления шиной USB от BIOS к ОС работает без проблем.

Однако если у вас установлена ОС, более ранняя, чем Windows XP SP2, то опцию лучше всего включить, установив значение Enabled. В противном случае возможны проблемы при работе устройств, использующих шину. По умолчанию данная опция, как правило, также включена.

В настройках BIOS присутствует множество непонятных обычному пользователю параметров (в основном, по причине использования аббревиатур). Параметр EHCI Hand-Off — один из таких. Отключив его, вы обнаружите, что некоторые USB-устройства стали работать некорректно или вовсе не реагируют на обращение к ним.

Стоит отметить, что эта статья актуальна для пользователей уже устаревших версий ОС Windows (вышедших до Windows XP SP2), так как в более новых ОС конфигурирование устройств USB с помощью параметра EHCI Hand-Off не требуется.

Что такое параметр EHCI Hand-Off в BIOS?

Для управления шиной USB 2.0 и подключаемыми к ней устройствами на материнской плате предусмотрен специальный контроллер, именуемый EHCI (Enhanced Host Controller Interface или «улучшенный интерфейс хост-контроллера»).

Использование этого контроллера, например, позволяет получать информацию об использовании клавиатуры, отслеживать движение мыши и вообще управлять любыми другими поддерживаемыми USB-устройствами (включая USB-накопители).

Однако в процессе загрузки старых операционных систем (появившихся до Windows XP SP2) имела место одна проблема — BIOS продолжал управлять шиной USB в монопольном режиме. Это приводило иногда к конфликтам и даже полной неработоспособности всех подключаемых USB-устройств, зависаниям и появлению BSOD (синего экрана смерти). Для решения этой проблемы и был разработан механизм передачи управления шиной USB от BIOS операционной системе, называемый EHCI Hand-Off.

EHCI Hand-Off исключает возможность возникновения конфликтов, связанных с контроллером шины USB. В операционных системах, вышедших после Windows XP SP2, эта проблема была исправлена, а сам механизм ECHI Hand-Off перестал быть актуальным.

В редакторе настроек BIOS параметр имеет только два возможных значения: Enabled и Disabled. По умолчанию параметр EHCI Hand-Off всегда включён. Если на компьютере установлена старая ОС (появившаяся до Windows XP SP2), отключать параметр не рекомендуется. Однако если на компьютере установлена более новая ОС, отключить параметр EHCI Hand-Off можно без последствий и риска. Сделать это можно, загрузив редактор настроек BIOS с помощью горячих клавиш (F2 или Del в зависимости от модели материнской платы) сразу после включения компьютера (как только появится на экране появляется логотип производителя материнской платы).

В редакторе настроек BIOS перейдите на вкладку Advanced, найдите параметр EHCI Hand-Off и установите нужное значение с помощью контекстного меню. Завершите работу в редакторе настроек BIOS, сохранив внесённые изменения.

Выводы

Параметр EHCI Hand-Off отвечает за передачу управления шиной USB от BIOS операционной системе. Этот механизм потерял свою актуальность с выходом Windows XP SP2. Во многих современных материнских платах параметр EHCI Hand-Off отсутствует или недоступен для редактирования. В дополнение к нему относительно недавно появился параметр XHCI Hand-Off.

В отличие от EHCI, контроллер XHCI управляет шиной USB 3.0. Часто на материнской плате размещены оба контроллера шины USB — EHCI и XHCI (в связи с наличием портов USB 2.0 и 3.0 для совместимости с моделями очень старого оборудования), а в редакторе настроек BIOS можно также переключать режим работы портов USB с 3.0 на 2.0 при необходимости.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Опция xhci hand off практически всегда встречается в современных материнских платах, на которых реализованы порты USB 3.0. Также данную опцию часто путают с EHCI Hand-Off. Обе они обычно имеют два состояния — Enabled (включено) и Disabled (выключено). Реже бывает значение AUTO.

В данной статье мы расскажем вам о назначении каждой из выше описанных опций, а также когда и какую из них нужно включать.

Для чего нужны EHCI Hand-Off и XHCI hand off?

Обе данные опции отвечают за включение и отключение функции контроля передачи управления контроллером USB от BIOS к операционной системе.

Разница между ними заключается в том, что EHCI Hand-Off (расшифровывается как Enhanced Host Controller Interface) контролирует передачу управления контроллера USB 2.0, а XHCI Hand Off (eXtensible Host Controller Interface) — контроллера USB 3.0.

Стоит обратить внимание на тот факт, что usb порты работают как в BIOS, так и в операционной системе. Так вот до того, как начнет грузится ОС работой контроллера USB управляет BIOS, а после загрузки ОС передает управление контроллером ей.

Ранее в этот самый момент передачи управления могли возникать проблемы и ошибки. Чтобы ошибки исключить и были придуманы опции EHCI Hand-Off и XHCI Hand Off. Последняя является продолжением первой, так как современные материнские платы имеют на своем борту eXtensible Host Controller Interface — usb контроллер, поддерживающий работу с USB 3.0.

Какое значение выставлять?

Что касается старого EHCI Hand-Off, то, начиная с Windows XP, ей нужно выставлять значение Disabled, так как механизм контроля и исключения ошибок при передачи управления контроллером USB 2.0 был интегрирован в операционную систему.

Правильные значениях для опций XHCI hand off и EHCI Hand-Off

Что касается опции XHCI Hand Off, то здесь все наоборот. Она должны быть всегда включена вне зависимости от версии операционной системы. По умолчанию включена практически на всех материнских платах.

Ее отключение может привести к сбоям в работе USB портов, а также устройств, подключенным к ним.

Простой компьютерный блог для души)

Всем привет. Мы продолжаем изучать биос, сегодня вот будем знакомиться с такой штукой как XHCI hand-off. Эта штука является пунктом в меню и многие юзеры хотели бы узнать для чего этот пункт. Ну окей, я расскажу. Ну вот я и узнал, короче XHCI hand-off расшифровывается как eXtensible Host Controller Interface, означает типа контроллер универсальной последовательной шины, соответствующий спецификации USB 3.0, короче что-то связанное с USB. И смотрите, вот читаю на асусовском официальном сайте, что если типа вы поставили Windows 7 и у вас не работают USB-порты, то нужно пойти в биос и включить там XHCI hand-off, то есть выбрать Enabled. Такие дела короче.

Вот на другом сайте, на форуме оверклокеров снова читаю, что XHCI Hand-off для Windows 7 просто необходимо включать. Но по умолчанию эта опция и так должна быть включена. А вот если у вас новее винда, ну там Windows 8, Windows 10, то XHCI Hand-off нужно отключать! Это пишет один прошаренный юзер на форуме =)

Ну а вот пункт XHCI hand-off в самом биосе материнки:

Вот еще пример, тут также еще есть EHCI Hand-off:

Так, вот еще узнал, что получается XHCI Hand-off имеет отношение именно к USB 3.0, а вот EHCI Hand-off уже относится к USB 2.0…

В общем ребята. Инфы страшно мало. Толком ничего я не нашел. Но знаю одно, пункты USB 2.0 и USB 3.0 влияют на работу USB-портов, так что если какие-то траблы с USB, то попробуйте пошаманить с этими настройками.

На этом все, прошу прощение что не смог найти инфу по этим пунктам в биосе. Удачи вам и позитива!

Принцип работы

Стоит ли включать?

Читайте также: