Operacje szyny atomowej

Aby użyć niektórych możliwości sprzętowych połączonego urządzenia peryferyjnego SPB, klient kontrolera SPB (czyli sterownik peryferyjny) może wymagać wykonania sekwencji transferów danych do i z urządzenia jako operacji magistrali atomowej. Sekwencja transferu jest niepodzielna, ponieważ żaden inny klient nie może przesyłać danych do lub z urządzenia w magistrali do momentu zakończenia sekwencji.

Zwyczajnym sposobem wykonania sekwencji transferu przez klienta jako niepodzielnej operacji magistrali jest wysłanie żądania IOCTL_SPB_EXECUTE_SEQUENCE do urządzenia docelowego. W tym żądaniu klient określa sekwencję jako listę prostych transferów odczytu i zapisu. Lista może mieć dowolną długość. Odczyty i zapisy są wykonywane w kolejności, w której są wymienione, a każdy odczyt lub zapis może przenieść dowolną liczbę bajtów. Większość kontrolerów SPB obsługuje żądania IOCTL_SPB_EXECUTE_SEQUENCE .

Zabezpieczenia kontrolera SPB

Rzadziej używanym sposobem wykonywania sekwencji transferu niepodzielnego jest użycie blokady kontrolera SPB. Klient wysyła żądanie IOCTL_SPB_LOCK_CONTROLLER w celu uzyskania blokady, a żądanie IOCTL_SPB_UNLOCK_CONTROLLER zwolnienia blokady. Gdy klient przechowuje blokadę sterownika, każda sekwencja prostego odczytu i zapisu (IRP_MJ_READ i IRP_MJ_WRITE), które klient wysyła do urządzenia, są wykonywane jako operacja niepodzielna na magistrali.

Większość urządzeń peryferyjnych połączonych z SPB nie wymaga blokad kontrolera, a większość sterowników kontrolera SPB nie implementuje wsparcia dla tych blokad. Jednak kilku klientów może wymagać użycia blokad kontrolera w celu uzyskania dostępu do urządzeń, które mają nietypowe funkcje.

Na przykład urządzenie może implementować funkcje urządzenia, do których można uzyskiwać dostęp tylko za pomocą operacji odczytu-modyfikacji-zapisu, które są atomowe na magistrali. Aby wykonać taką operację, klient wysyła następujące cztery żądania we/wy (w podanej kolejności):

1. IOCTL_SPB_LOCK_CONTROLLER — uzyskaj blokadę kontrolera.
2. IRP_MJ_READ — odczyt bloku danych z urządzenia docelowego.
3. IRP_MJ_WRITE — zapisz zmodyfikowane dane z powrotem na urządzeniu.
4. IOCTL_SPB_UNLOCK_CONTROLLER — zwolnij blokadę kontrolera.

Po operacji odczytu na powyższej liście klient interpretuje dane odczytane z urządzenia i modyfikuje dane przed zapisaniem ich z powrotem na urządzeniu.

Jednak niewiele urządzeń połączonych z SPB ma funkcje wymagające blokad kontrolera. W przypadku większości urządzeń, które wymagają wykonywania operacji magistrali atomowej, żądania IOCTL_SPB_EXECUTE_SEQUENCE są wystarczające.

Nie należy mylić blokad kontrolera SPB z blokadami połączenia SPB. W nietypowym przypadku, w którym dwóch klientów współużytkuje dostęp do tego samego urządzenia peryferyjnego połączonego z usługą SPB, klient może użyć blokady połączenia, aby tymczasowo uzyskać wyłączny dostęp do urządzenia. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Blokady połączeń SPB.

Sygnały magistrali sprzętowej

Aby obsłużyć żądanie IOCTL_SPB_EXECUTE_SEQUENCE , sterownik kontrolera SPB konfiguruje sprzęt kontrolera w celu wygenerowania odpowiednich sygnałów w magistrali podczas sekwencji transferu. Urządzenia peryferyjne dołączone do magistrali mogą polegać na tych sygnałach w celu wykrycia, kiedy trwa operacja magistrali atomowej. Zestaw sygnałów sprzętowych używanych przez kontroler SPB do wykonywania sekwencji transferu jako operacja magistrali niepodzielnej zależy od typu magistrali.

W przypadku magistrali I²C kontroler uruchamia sekwencję, przesyłając bit startowy w magistrali i kończy sekwencję przez przesyłanie bitu zatrzymania. Między bitami uruchamiania i zatrzymywania sekwencja transferów danych do i z urządzenia jest wykonywana jako pojedyncza operacja magistrali atomowej. Z wyjątkiem końcowego transferu w sekwencji, po każdym transferze następuje operacja restartu I²C (powtórzony bit rozpoczynający, który nie jest poprzedzony bitem zatrzymania).

W przypadku magistrali SPI kontroler uruchamia sekwencję, aktywując linię wyboru mikroukładu do urządzenia docelowego i kończy sekwencję, dezaktywując linię wyboru mikroukładu. Utrzymując linię wyboru mikroukładu w sposób ciągły w trakcie sekwencji transferów danych przez magistralę, transfery są wykonywane jako pojedyncza, niepodzielna operacja magistrali.

Przykładowe urządzenie I²C

Typowe urządzenie peryferyjne w magistrali I²C może implementować kilka funkcji urządzenia wewnętrznego. Aby uzyskać dostęp do niektórych z tych funkcji, klient może używać IOCTL_SPB_EXECUTE_SEQUENCE żądań.

Na przykład urządzenie peryferyjne I²C może zawierać następujące dwa rejestry wewnętrzne:

• Rejestr funkcji, do którego klient zapisuje wewnętrzny adres funkcji urządzenia w celu uzyskania dostępu.
• Rejestr danych, za pomocą którego klient odczytuje dane z lub zapisuje dane na określony adres funkcji.

Urządzenie peryferyjne I²C w tym przykładzie interpretuje pierwszy bajt zapisany na urządzeniu po bitzie startowym jako adres funkcji do załadowania do rejestru funkcji. Wszelkie dodatkowe bajty przesyłane do lub z urządzenia przed zakończeniem sekwencji (wskazane przez bit zatrzymania) są traktowane przez urządzenie jako dane przesyłane za pośrednictwem rejestru danych.

Aby wykonać operację zapisu, klient wysyła żądanie zapisu (IRP_MJ_WRITE), w którym pierwszy bajt w buforze zapisu jest adresem funkcji, a pozostałe bajty w buforze są danymi, które mają być zapisywane w adresie funkcji.

Odczytywanie z urządzenia jest bardziej skomplikowane. Załóżmy, że urządzenie I²C w tym przykładzie obsługuje funkcję "szybkiego odczytu", która automatycznie resetuje rejestr adresu funkcji do wartości domyślnej, 0, po wykryciu bitu zatrzymania w magistrali. Dzięki tej funkcji klient może odczytać dane z adresu funkcji 0 bez konieczności wcześniejszego zapisywania w rejestrze adresów funkcji. Ta funkcja może zwiększyć szybkość operacji odczytu urządzenia, zwłaszcza jeśli większość operacji odczytu pochodzi z adresu funkcji 0 i jest stosunkowo krótka.

Jednak aby odczytać blok danych z adresu funkcji innego niż zero, klient nadal musi zapisać bajt w rejestrze adresów funkcji przed odczytaniem bloku danych z rejestru danych. Klient musi wykonać te transfery zapisu i odczytu jako operację magistrali atomowej, aby uniemożliwić kontrolerowi magistrali przesyłanie bitu zatrzymania po zapisie do rejestru funkcji i przed odczytem z rejestru danych. W przeciwnym razie bit zatrzymania spowoduje, że dane będą odczytywane z adresu funkcji 0 zamiast z adresu funkcji niezerowej.

Poniższa lista zawiera opis serii żądań wejścia/wyjścia wysyłanych przez klienta do urządzenia I²C w tym przykładzie w celu wykonania operacji typu odczytu modyfikuj-zapisu na danych znajdujących się pod niezerowym adresem funkcji w urządzeniu.

1. IOCTL_SPB_EXECUTE_SEQUENCE — przeprowadź sekwencję transferu I/O, aby odczytać dane z urządzenia. Pierwszy transfer w tej sekwencji to zapis bajtowy w rejestrze adresów funkcji. Drugi transfer w sekwencji to odczyt pewnej liczby bajtów z wybranego adresu funkcji. Te dwa transfery są wykonywane niepodziealnie w autobusie.
2. IRP_MJ_WRITE — zapisywanie danych na urządzeniu. Pierwszy bajt w buforze zapisu dla tego żądania jest wartością, którą należy zapisać w rejestrze adresów funkcji. Pozostałe bajty w buforze to dane do zapisu na wybranym adresie funkcji.

Zamiast tego można użyć innych wzorców żądań do wykonania tej operacji odczytu-modyfikowania-zapisu. Na przykład żądanie IRP_MJ_WRITE w kroku 2 można zastąpić żądaniem IOCTL_SPB_EXECUTE_SEQUENCE określającym dwa transfery danych, z których oba są zapisami. Pierwszy transfer w sekwencji ładuje bajt do rejestru adresów funkcji. Drugi transfer zapisuje bajty danych na wybrany adres funkcji. To żądanie, w przeciwieństwie do żądania IRP_MJ_WRITE w kroku 2, nie wymaga od klienta połączenia bajtów adresu funkcji i bajtów danych w tym samym buforze zapisu.

Aby wykonać operację odczyt-modyfikacja-zapis na adresie funkcji 0 tego urządzenia, w kroku 1 poprzedniej listy żądanie IOCTL_SPB_EXECUTE_SEQUENCE można zastąpić prostym żądaniem odczytu (IRP_MJ_READ).