Via xhci host controller driver что это

Обновлено: 30.06.2024

Для управления шиной USB на материнской плате используется специальный контроллер. В случае с USB 2.0 это EHCI (Enhanced Host Controller Interface или «улучшенный интерфейс хост-контроллера»), совместимый с устаревшими USB-устройствами 1.0. Разработка стандарта USB 3.0 стала причиной появления нового контроллера — XHCI (eXtensible Host Controller Interface или «расширяемого интерфейса хост-контроллера»).

XHCI-контроллер совместим с устройствами USB 2.0 и с USB 1.0. В настройках BIOS доступен, как минимум, один параметр, связанный с контроллером XHCI: XHCI Hand-off. В этой статье вы узнаете что это за параметр и как его настроить.

Что такое XHCI Hand-off BIOS?

Как и EHCI Hand-off, параметр XHCI Hand-off отвечает за передачу управления контроллером шины USB от BIOS операционной системе. В противном случае могут перестать работать порты USB 3.0, ОС может перестать загружаться или будет работать крайне нестабильно. Для современных операционных систем параметр XHCI Hand-off в настройках BIOS должен быть включён. Обычно, по умолчанию так и есть. Этот параметр может понадобиться отключить для установки, например MacOS в редакции хакинтош.

Параметр XHCI Hand-off чаще всего находится на вкладке Advanced. Для материнских плат MSI нужно открыть меню Settings, затем Конфигурация USB:

Здесь кликните по параметру XCHI Hand-off и выберите Enabled для включения или Disabled для отключения.

Установив требуемое значение с помощью всплывающего меню, закройте редактор настроек BIOS, сохранив внесённые изменения. Новые настройки вступят в силу после перезагрузки компьютера. На этом настройка XHCI Hand-off завершена.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели вопрос о том, что такое XHCI Hand-off в биосе, узнали как его настраивать. Обращаем внимание на то, что параметр активирован по умолчанию, его отключение скорее всего приведёт к проблемам в работе устройств USB если операционная система которую вы используете явно не требует его отключения.

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

XHCI EHCI UHCI OHCI это интерфейсы USB-контроллера в составе платформы персонального компьютера, который обеспечивает коммуникацию с периферийными устройствами, подключенными к универсальной последовательной шине.

USB-контроллер является устройством, способным взаимодействовать с оперативной памятью в обход центрального процессора в режиме прямого доступа к памяти.

По способу интеграции контроллер для USB-шины может быть задействован в составе системной логики или в виде дискретного чипа как на самой системной плате, так и на плате расширения. По способу подключения USB-контроллер может быть выполнен для PCI-шины, либо для шины PCI Express.

UHCI OHCI для USB 1.1

В рамках спецификации USB 1.1 существуют две реализации контроллера для USB-шины: UHCI (Universal Host Controller Interface, создан Intel для USB 1.0) и OHCI (Open Host Controller Interface), которые отличаются методом доступа к регистрам. Регистры UHCI находятся в пространстве портов ввода-вывода, а регистры OHCI адресуются в пространстве памяти.

Контроллер OHCI более интеллектуален по сравнению с UHCI. Это касается его способности освободить центральный процессор от выполнения рутинных операций по передаче данных по USB-шине. Оба контроллера используют 32-битную адресацию в пределах младших 4 ГБ адресного пространства, ни один из них не поддерживает 64-битный режим адресации.

EHCI в USB 2.0

Для USB 2.0 был разработан EHCI (Enhanced Host Controller Interface), который поддерживает только работу на высокой скорости (high speed, 480 Мбит/с).

В EHCI-контроллере с помощью разделенных транзакций (Split Transaction) реализована также поддержка низкоскоростных интерфейсов USB 1.1 для работы с более медленными устройствами.

XHCI для USB 3.0

Для USB 3.0 используется универсальный интерфейс XHCI (eXtensible Host Controller Interface), который поддерживает все скорости обмена данными.[1] Windows 7 при установке с USB не поддерживает USB 3.0 и просит драйвера носителя, проблема решается отключением в BIOS поддержки USB 3.0 или xHCI или подстановкой драйверов USB-контроллера при установке.

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.

Вы могли обнаружить в диспетчере устройств пункт, который имеет название ASMedia XHCI Controller. За что отвечает данное устройство, почему оно находится в группе «Контроллеры USB»? Давайте рассмотрим эти и другие вопросы. Присутствие данной надписи в списке диспетчера устройств означает, в материнской плате вашего компьютера установлен дополнительный контроллер (микросхема) USB 3.0 от производителя ASMedia Technology Inc. Данный разработчик контроллеров является дочерней структурой далеко небезызвестной компании ASUS.

ASMedia XHCI Controller – информация и особенности

USB 3.0 от USB 2.0 отличается куда большей пропускной способностью, благодаря чему скорость обмена данными с подключенными устройствами, существенно увеличивается. В основном это различные накопители данных, флеш диски, для которых скорость порта USB версии 2.0 давно стала «узким» местом.

Естественно это не единственное преимущество. Согласно стандарту, USB порт версии 3.0 в состоянии обеспечить выходной ток до 900 мА (0,9 А), в сравнении с 500 мА (0,5 А) у USB 2.0. Это значит, что «прожорливые» подключённые устройства будут работать стабильнее, особенно это актуально для внешних HDD (жёстких дисков) и некоторых других устройств.

Теперь вы проинформированы о том, что означает XHCI Controller в диспетчере устройств, и за что он отвечает в вашем персональном компьютере или ноутбуке.

Если после прочтения данной статьи у вас остались или возникли дополнительные вопросы по чипу ASMedia XHCI Controller – добро пожаловать в комментарии.

Мы рады, что смогли помочь Вам в решении поставленной задачи или проблемы.

В свою очередь, Вы тоже можете нам очень помочь.

Просто поделитесь статьей в социальных сетях и мессенджерах с друзьями.

Поделившись результатами труда автора, вы окажете неоценимую помощь как ему самому, так и сайту в целом. Спасибо!

Читайте также: