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中国DOS联盟论坛 » DOS开发编程 & 发展交流 (开发室) » [原创]USB系列之一:列出你的USB设备
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标题: [原创]USB系列之一:列出你的USB设备 上一主题 | 下一主题
whowin
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『楼 主』:  [原创]USB系列之一:列出你的USB设备 [已使用 LLM 解释]

原文地址:
http://hengch.blog.163.com/blog/static/10780067200842383912698

USB现在已经成为PC机必不可少的接口之一,几乎所有的设备都可以接在USB设备上,USB键盘、鼠标、打印机、摄像头,还有常用的U盘等等,从本篇文章开始,将集中篇幅介绍一下在DOS中使用USB设备的方法,具体会有几篇暂不好定,写到哪里算哪里吧,三、四篇总是少不了的。
本文介绍如何使用我以前文章中介绍过的知识在你的机器中找到USB设备,并判定设备类型。
一个USB系统一般由一个USB主机(HOST)、一个或多个USB集线器(HUB,但不是局域网里的集线器)和一个或多个USB设备节点(NODE)组成,一个系统中只有一个HOST,我们PC机里的USB实际上就是HOST和HUB两部分,你的PC机可能会有4个USB口,其实是一个HOST,一个HUB,HUB为你提供了4个端口,我们插在USB口上的器件,一般是USB设备,比如U盘,USB打印机等,当然我们也可以插一个集线器上去,使你的一个USB口扩展成多个。
实际上我们说在DOS下使用USB,就是对USB系统中的HOST进行编程管理,根据USB的规范,HOST将对连接在上面的HUB和USB设备进行管理,不用我们操心。HOST器件目前有三个规范,OHCI(Open Host Controller Interface)、UHCI(Universal Host Controller Interface)支持USB1.1,EHCI(Enhanced Host Controller Interface)支持USB2.0,以后的文章中,我们将侧重介绍OHCI和EHCI。
学习USB编程,读规范是少不了的,以下是一些应该阅读的规范下载:

OHCI规范:http://blog.hengch.com/specification/usb_ohci_r10a.pdf
EHCI规范:http://blog.hengch.com/specification/usb_ehci_r10.pdf
USB规范1.1:http://blog.hengch.com/specification/usb_spec11.pdf
USB规范2.0:http://blog.hengch.com/specification/usb_spec20.pdf

本文介绍的内容不需要学习规范。

下面进入正题,列出你的USB设备,USB的HOST是挂接在PCI总线上的,所以通过PCI设备的遍历就可以找到你的机器上的所有USB设备,在以前介绍PCI的配置空间时,曾经介绍过在配置空间中有一个占三个字节的分类代码字段(如果不知道,请参阅我以前的博文《遍历PCI设备》),在偏移为0x0B的字节叫基本分类代码,在偏移为0x0A的字节叫子分类代码,在偏移为0x09的字节叫编程接口代码,对于USB设备类说,基本分类代码为0x0C,子分类代码为0x03,对于符合不同规范的HOST器件而言,编程接口代码是不同的,UHCI的编程接口代码是0x00,OHCI的编程接口代码是0x10,EHCI的编程接口代码是0x20,我想了解这些就足够了。

下面列出USB设备的源程序。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dpmi.h>

typedef unsigned long UDWORD;
typedef short int WORD;
typedef unsigned short int UWORD;
typedef unsigned char UBYTE;

typedef union {
struct {
UDWORD edi;
UDWORD esi;
UDWORD ebp;
UDWORD res;
UDWORD ebx;
UDWORD edx;
UDWORD ecx;
UDWORD eax;
} d;
struct {
UWORD di, di_hi;
UWORD si, si_hi;
UWORD bp, bp_hi;
UWORD res, res_hi;
UWORD bx, bx_hi;
UWORD dx, dx_hi;
UWORD cx, cx_hi;
UWORD ax, ax_hi;
UWORD flags;
UWORD es;
UWORD ds;
UWORD fs;
UWORD gs;
UWORD ip;
UWORD cs;
UWORD sp;
UWORD ss;
} x;
struct {
UBYTE edi;
UBYTE esi;
UBYTE ebp;
UBYTE res;
UBYTE bl, bh, ebx_b2, ebx_b3;
UBYTE dl, dh, edx_b2, edx_b3;
UBYTE cl, ch, ecx_b2, ecx_b3;
UBYTE al, ah, eax_b2, eax_b3;
} h;
} X86_REGS;
/*************************************************************
* Excute soft interrupt in real mode
*************************************************************/
int x86_int(int int_num, X86_REGS *x86_reg) {
__dpmi_regs d_regs;
int return_value;

d_regs.d.edi = x86_reg->d.edi;
d_regs.d.esi = x86_reg->d.esi;
d_regs.d.ebp = x86_reg->d.ebp;
d_regs.d.res = x86_reg->d.res;
d_regs.d.ebx = x86_reg->d.ebx;
d_regs.d.ecx = x86_reg->d.ecx;
d_regs.d.edx = x86_reg->d.edx;
d_regs.d.eax = x86_reg->d.eax;
d_regs.x.flags = x86_reg->x.flags;
d_regs.x.es = x86_reg->x.es;
d_regs.x.ds = x86_reg->x.ds;
d_regs.x.fs = x86_reg->x.fs;
d_regs.x.gs = x86_reg->x.gs;
d_regs.x.ip = x86_reg->x.ip;
d_regs.x.cs = x86_reg->x.cs;
d_regs.x.sp = x86_reg->x.sp;
d_regs.x.ss = x86_reg->x.ss;

return_value = __dpmi_int(int_num, &d_regs);

x86_reg->d.edi = d_regs.d.edi;
x86_reg->d.esi = d_regs.d.esi;
x86_reg->d.ebp = d_regs.d.ebp;
x86_reg->d.res = d_regs.d.res;
x86_reg->d.ebx = d_regs.d.ebx;
x86_reg->d.ecx = d_regs.d.ecx;
x86_reg->d.edx = d_regs.d.edx;
x86_reg->d.eax = d_regs.d.eax;
x86_reg->x.flags = d_regs.x.flags;
x86_reg->x.es = d_regs.x.es;
x86_reg->x.ds = d_regs.x.ds;
x86_reg->x.fs = d_regs.x.fs;
x86_reg->x.gs = d_regs.x.gs;
x86_reg->x.ip = d_regs.x.ip;
x86_reg->x.cs = d_regs.x.cs;
x86_reg->x.sp = d_regs.x.sp;
x86_reg->x.ss = d_regs.x.ss;

return return_value;
}
/**********************************
* Read Configuration WORD if PCI
**********************************/
UWORD ReadConfigWORD(WORD pciAddr, int reg) {
X86_REGS inregs;

inregs.x.ax = 0xB109; // Read Configuration word
inregs.x.bx = pciAddr;
inregs.x.di = reg; // Register number
x86_int(0x1A, &inregs);

return inregs.d.ecx; // the value
}
// main program
int main(void) {
UWORD pciAddr;
UWORD subClass;
int ehciCount = 0, ohciCount = 0, uhciCount = 0;

for (pciAddr = 0; pciAddr < 0xffff; pciAddr++) {
if (ReadConfigWORD(pciAddr, 0) != 0xFFFF) {
// Read Class Code
if (ReadConfigWORD(pciAddr, 0x000a ) == 0x0c03) { // Usb Host Controller
// Read SubClass Code
subClass = ReadConfigWORD(pciAddr, 0x0008);
if ((subClass & 0xff00) == 0x2000) { // uhci
ehciCount++;
} else if ((subClass & 0xff00) == 0x1000) { // ohci
ohciCount++;
} else if ((subClass & 0xff00) == 0x00) { // uhci
uhciCount++;
}
}
}
}
printf("There are %d ohci device(s).\n", ohciCount);
printf("There are %d ehci device(s).\n", ehciCount);
printf("There are %d uhci device(s).\n", uhciCount);
}


程序非常简单,所有概念在以前的博文中均有过介绍,其中的子程序大多是以前程序范例中使用过的,所以在这里就不做更多的解释了,程序中,我们仅仅列出了设备的数量,但很显然,用这种方法,我们可以从配置空间里读出基地址等信息,这些在以后的文章中会用到。
LLM 解释

代码整体背景与功能概述

这段代码是用于在DOS环境下遍历PCI总线,以识别USB主机控制器(HOST)的类型并统计其数量。USB主机通过PCI总线挂接,通过读取PCI设备的配置空间信息来判断是否为USB主机控制器,并进一步根据子分类代码区分是OHCI、UHCI还是EHCI类型的控制器。

代码结构分析

1. 数据类型定义

typedef unsigned long      UDWORD;
typedef short int          WORD;
typedef unsigned short int UWORD;
typedef unsigned char      UBYTE;

typedef union {
  struct {
    UDWORD edi;
    UDWORD esi;
    UDWORD ebp;
    UDWORD res;
    UDWORD ebx;
    UDWORD edx;
    UDWORD ecx;
    UDWORD eax;
  } d;
  struct {
    UWORD di, di_hi;
    UWORD si, si_hi;
    UWORD bp, bp_hi;
    UWORD res, res_hi;
    UWORD bx, bx_hi;
    UWORD dx, dx_hi;
    UWORD cx, cx_hi;
    UWORD ax, ax_hi;
    UWORD flags;
    UWORD es;
    UWORD ds;
    UWORD fs;
    UWORD gs;
    UWORD ip;
    UWORD cs;
    UWORD sp;
    UWORD ss;
  } x;
  struct {
    UBYTE edi[4];
    UBYTE esi[4];
    UBYTE ebp[4];
    UBYTE res[4];
    UBYTE bl, bh, ebx_b2, ebx_b3;
    UBYTE dl, dh, edx_b2, edx_b3;
    UBYTE cl, ch, ecx_b2, ecx_b3;
    UBYTE al, ah, eax_b2, eax_b3;
  } h;
} X86_REGS;

这里定义了一些常用的数据类型别名,并且通过联合体X86_REGS来综合表示x86寄存器的不同视图(如双字、字、字节等视图),方便在进行中断调用时对寄存器进行操作和取值。

2. 软中断执行函数x86_int

int x86_int(int int_num, X86_REGS *x86_reg) {
  __dpmi_regs d_regs;
  int return_value;

  d_regs.d.edi = x86_reg->d.edi;
  d_regs.d.esi = x86_reg->d.esi;
  d_regs.d.ebp = x86_reg->d.ebp;
  d_regs.d.res = x86_reg->d.res;
  d_regs.d.ebx = x86_reg->d.ebx;
  d_regs.d.ecx = x86_reg->d.ecx;
  d_regs.d.edx = x86_reg->d.edx;
  d_regs.d.eax = x86_reg->d.eax;
  d_regs.x.flags = x86_reg->x.flags;
  d_regs.x.es = x86_reg->x.es;
  d_regs.x.ds = x86_reg->x.ds;
  d_regs.x.fs = x86_reg->x.fs;
  d_regs.x.gs = x86_reg->x.gs;
  d_regs.x.ip = x86_reg->x.ip;
  d_regs.x.cs = x86_reg->x.cs;
  d_regs.x.sp = x86_reg->x.sp;
  d_regs.x.ss = x86_reg->x.ss;

  return_value = __dpmi_int(int_num, &d_regs);

  x86_reg->d.edi = d_regs.d.edi;
  x86_reg->d.esi = d_regs.d.esi;
  x86_reg->d.ebp = d_regs.d.ebp;
  x86_reg->d.res = d_regs.d.res;
  x86_reg->d.ebx = d_regs.d.ebx;
  x86_reg->d.ecx = d_regs.d.ecx;
  x86_reg->d.edx = d_regs.d.edx;
  x86_reg->d.eax = d_regs.d.eax;
  x86_reg->x.flags = d_regs.x.flags;
  x86_reg->x.es = d_regs.x.es;
  x86_reg->x.ds = d_regs.x.ds;
  x86_reg->x.fs = d_regs.x.fs;
  x86_reg->x.gs = d_regs.x.gs;
  x86_reg->x.ip = d_regs.x.ip;
  x86_reg->x.cs = d_regs.x.cs;
  x86_reg->x.sp = d_regs.x.sp;
  x86_reg->x.ss = d_regs.x.ss;

  return return_value;
}
  • 功能:该函数用于在实模式下执行软中断。它首先将传入的X86_REGS结构体中的寄存器值填充到__dpmi_regs结构体中,然后调用__dpmi_int函数执行指定的中断号int_num,最后将执行中断后寄存器的返回值回填到X86_REGS结构体中,并返回中断调用的结果。
  • 技术细节:__dpmi_int是DOS环境下用于调用实模式中断的函数,这里通过对寄存器的手动填充和回填来实现与中断的交互。

3. 读取PCI配置空间字的函数ReadConfigWORD

UWORD ReadConfigWORD(WORD pciAddr, int reg) {
  X86_REGS inregs;

  inregs.x.ax = 0xB109;    // Read Configuration word
  inregs.x.bx = pciAddr;
  inregs.x.di = reg;       // Register number
  x86_int(0x1A, &inregs);

  return inregs.d.ecx;     // the value
}
  • 功能:该函数用于读取PCI设备配置空间中的字(2字节)数据。通过设置寄存器ax0xB109(表示读取配置空间字操作),设置bx为PCI设备的地址pciAddr,设置di为要读取的寄存器号reg,然后调用x86_int函数执行中断0x1A来完成读取操作,最后返回读取到的寄存器值(存放在ecx中)。
  • 技术细节:PCI配置空间的访问通过特定的中断调用和寄存器设置来实现,这里利用了x86的中断机制来与硬件进行交互以获取配置空间信息。

4. main函数

int main(void) {
  UWORD pciAddr;
  UWORD subClass;
  int ehciCount = 0, ohciCount = 0, uhciCount = 0;

  for (pciAddr = 0; pciAddr < 0xffff; pciAddr++) {
    if (ReadConfigWORD(pciAddr, 0) != 0xFFFF) {
      // Read Class Code
      if (ReadConfigWORD(pciAddr, 0x000a ) == 0x0c03) {  // Usb Host Controller
        // Read SubClass Code
        subClass = ReadConfigWORD(pciAddr, 0x0008);
        if ((subClass & 0xff00) == 0x2000) {  // uhci
          ehciCount++;
        } else if ((subClass & 0xff00) == 0x1000) {  // ohci
          ohciCount++;
        } else if ((subClass & 0xff00) == 0x00) {    // uhci
          uhciCount++;
        }
      }
    }
  }
  printf("There are %d ohci device(s).\n", ohciCount);
  printf("There are %d ehci device(s).\n", ehciCount);
  printf("There are %d uhci device(s).\n", uhciCount);
}
  • 功能:
    • 首先通过一个循环遍历PCI设备地址(从00xffff)。
    • 对于每个PCI设备地址,先读取配置空间偏移0处的值,如果不等于0xFFFF,则进一步判断是否为USB主机控制器(通过读取配置空间偏移0x000a处的值是否为0x0c03)。
    • 如果是USB主机控制器,再读取子分类代码(配置空间偏移0x0008处的值),根据子分类代码的高字节来区分是EHCI(高字节为0x20)、OHCI(高字节为0x10)还是UHCI(高字节为0x00),并相应地增加对应的计数器。
    • 最后输出三种类型USB主机控制器的数量。
  • 技术细节:通过遍历PCI设备地址,结合PCI配置空间中分类代码、子分类代码等字段的定义来识别USB主机控制器的类型,利用前面定义的函数来读取PCI配置空间信息。

总结

这段代码通过利用x86的中断机制和PCI配置空间的访问方法,实现了在DOS环境下对USB主机控制器的识别和数量统计。其核心思路是遍历PCI设备地址,读取配置空间相关字段来判断设备是否为USB主机控制器,并进一步区分其具体类型。如果要扩展功能,比如获取更多PCI配置空间的详细信息来对USB设备进行更深入的操作,可以在此基础上进一步读取其他配置空间寄存器的值,并根据USB规范进行解析和处理。例如,可以读取基地址寄存器来获取USB主机控制器的内存映射地址,以便后续进行更底层的硬件操作等。





DOS编程技术
2008-7-21 20:40
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