なんちゃってシリアル

ＡＴｔｉｎｙ２３１３でＵＳＢｔｏシリアル変換器を作ろうと思う。

プロトコルはいろいろ考えたが、コントロール転送（ベンダーリクエスト）のみを使うやり方で落ち着いた。
- これだとエンドポイントを用意しなくて良いので、コードサイズ、ＳＲＡＭサイズを最小に出来る。
８バイトのコマンドパケットを送って、必要なら８バイトのリターンパケットを受け取る。
コマンドパケットの内容（ベンダーリクエスト）
```
   0      1      2      3      4      5      6      7
+------+------+---------------------------+-------------+
| req  | cmd  | 送信データ（最大４バイト）|   wlength   |
+------+------+---------------------------+-------------+
```
- reqはbmRequestTypeである。
- wlengthは８固定（の予定）これはデバイスからホストへの受信パケットが後続する意味。
- cmdは送信バイト数（０～４）
- cmdが５以上になった場合は、特殊コマンドとして解釈（ボーレート設定等）

受信パケット

   0      1      2      3      4      5      6      7
+------+------------------------------------------------+
| size |     受信データ（最大７バイト）                 |
+------+------------------------------------------------+

sizeは０～７
sizeのＭＳＢが１になるときは送信が拒否された。(TxBuf FULL)
その場合ＰＣ側は同じデータを再送する。

ターミナルソフト
- AVR_Monitを改造して作る。
- オプションで仮想エコーバックポートに対応したい。
ファーム
- ＲＳ２３２Ｃ受信はＵＳＡＲＴ割り込み駆動。
- 送信はメインループ内のPoll()のループ内に仕掛ける（１ループで１文字）
- ベンダーリクエストのパケットが来たら、送信バッファにとりあえず４文字をためておいて
- ＵＳＡＲＴ受信したバッファをホストに送る。
- 送信バッファが空になっていない場合は再送フラグを立てて、送信データを捨てる。

この一連のパケットのやり取りは普通のＵＨＣＩなら４フレーム(4mS)掛かる。
ＳｉＳのＯＨＣＩ（ＥＨＣＩ）では１フレーム(1mS)でいける。
普通のＥＨＣＩ（ｉｎｔｅｌ含む）でも、間にＨｉＳｐｅｅｄハブを挟むことによってだいたい１フレームで応答が帰ってくるようだ。

ということは

送信スループットは最大４ｋＢ/秒（３２Ｋｂｐｓ相当）
受信スループットは最大７ｋＢ/秒（５６Ｋｂｐｓ相当）

ハブを挟むとか、ＳｉＳのチップセットを使うとかの工夫をしない状態だと、この１／４。
送信は手入力のときなどは１回に１バイトになり、アップロードのときは４バイトまでいける。（と思う・・・）

これで手を打とうではないか。
かろうじてＭＩＤＩ速度だ。

なぜＬｏｗＳｐｅｅｄのＢｕｌｋを使わない？

ＶｉｓｔａやＬｉｎｕｘに対応できない。
残念だが、ＨｉＳｐｅｅｄハブに濾過される。
最高速のＳｉＳのＥＨＣＩでもバルクパケットの往復だと２フレーム掛かってしまう。
だったら、１フレームで送受が完結するコントロール転送のほうがましだ。

なぜＣＤＣクラスにしないのか？

これもたぶんＨｉＳｐｅｅｄハブに濾過される。
ＡＴｔｉｎｙ２３１３では逆立ちしても無理（コードサイズが２５６バイト以上オーバーする）

なんちゃって方式ではあるが、うまくいけば仮想ＣＯＭポートのエコーバックを利用してteratermからも使えるようになる（といいなぁ・・・）

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ＬｏｗＳｐｅｅｄ　ＡＶＲＵＳＢの挙動に関するまとめ

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転送モードの種類

どのみちＵＳＢにはこれだけしか転送モードは存在しない。

転送モード	特徴	所要フレーム数	速度
コントロール転送	各種セットアップに使われるほか、ベンダー独自のコマンドも追加できる。	一回のトランザクションで１～４フレーム程度（注１、２）	８ｋＢ／秒～２ｋＢ／秒（注１、２）
インタラプト転送	一定期間おきに起こるような転送に使う	LowSpeedの規格では、１０フレームに１回よりも短く出来ないと定められている。実際それ以下には出来ない	１ｋＢ／秒以下
バルク転送	空いているＵＳＢ帯域を使ってフルに大量のデータを転送するのに向いている。（注３）	１フレームに１～４パケット程度（注４）	８ｋＢ／秒～３２ｋＢ／秒（注４）
アイソクロナス転送	主にＵＳＢオーディオなどでストリームデータを一定の帯域で送るのに使われる	LowSpeedでは非対応	LowSpeedでは非対応

ＵＳＢにおける１フレームとは１ｍＳのことで、ＵＳＢドライバーは１フレームを単位としてスケジューリングや同期処理を行っているようだ。このため、アプリケーションから同期（完了復帰型）read/writeを行なうと必ず１ｍＳの整数倍の時間だけ待たされる。

ＵＳＢ２.０で定義された４８０Ｍｂｐｓモード（ＨｉｇｈＳｐｅｅｄ）においては、１フレームの１/８にあたる１２５μ秒を単位とするマイクロフレームが定義されたので、１ｍＳというレイテンシーをその１/８に短縮することが出来る。

注１）ｉｎｔｅｌを含む多くのホストコントローラで実測すると４フレーム掛かるので２ｋＢ／秒。
- これはコントロール転送８バイトを送り、リザルト８バイトを受信した場合。

注２）ＳｉＳのコントローラを使用した場合、コントロール転送は１フレームで完結し、８ｋＢ／秒になる。
- ＳｉＳコントローラを使用しない場合でも、ＨｉｇｈＳｐｅｅｄハブを挟めば、ほぼ８ｋＢ／秒の速度が出せるようだ。
- これは、ホストから見てＬｏｗＳｐｅｅｄのデバイスがＨｉｇｈＳｐｅｅｄとみなされることで、トランザクションの時間単位が１ｍＳから１/８ｍＳに短縮される効果のようだ。

注３）規格上、LowSpeedでのバルク転送はサポートされていない

はずだが、ＷｉｎｄｏｗｓＸＰでは何故か使用できる。
Ｖｉｓｔａでははじかれる（たぶん）
ＨｉｇｈＳｐｅｅｄ（４８０Ｍｂｐｓ）ハブを挟んだ場合も濾過されて無視される（現在ハブのサンプル数が１個なので、まだ断言は出来ない）

注４）１フレーム（１ｍＳ）に４パケットを送るためにはusb_bulk_write()で一度に３２バイトのデータを渡す等の工夫が必要。そうでないときはusb_bulk_write()が常に１ｍＳ待つので結局１フレームに１パケット（８バイト）となる。

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結論から言って、LowSpeedではどの転送モードが使えるのか？

LowSpeedで正式にサポートされている転送モードはコントロール転送とインタラプト転送の２種類だけだ。
インタラプト転送はポーリング間隔が１０ｍＳ単位になるので、とても遅くて使えない。

結局LowSpeedにおいてはコントロール転送しか使いものにならないということだ

ＵＨＣＩは遅い

intel製のＵＳＢホストコントローラのこと。
遅いの意味は、１回のコントロール転送（リザルト８バイト受信を入れて）に４フレーム（４ｍＳ）も掛かるという意味。
１フレームで済ませてくれと言いたい。

ＳｉＳのＯＨＣＩは速い

ＳｉＳ製のＵＳＢホストコントローラのこと。
速いというのは語弊があるが、ほぼ理論上のレイテンシーで駆動できている。

ＥＨＣＩで速くしたければＨｉＳｐｅｅｄハブを挟め

ＵＳＢ１.１までのホストコントローラは歴史的事情でインテル（ＵＨＣＩ）とそれ以外（ＯＨＣＩ）という風に実装が別々になってしまった。
その反省を踏まえてＵＳＢ２.０のホストコントローラの設計（ハードウェアのインターフェース）はＥＨＣＩに統一された。
つまり、現在ＵＳＢ２.０をサポートしているホストコントローラは全てＥＨＣＩ規格なはず。（パソコンに内蔵されるチップセットの話として）
- 但し、ホストから見てFullSpeed,LowSpeedでの接続時はＵＨＣＩもしくはＯＨＣＩとしての動作になる。

参考