ftd2xx.dll, FTDI, pakiety 64B – zastosowanie i optymalizacja transferu USB Full-Speed

Pytanie

Ftd2xx.dll do czego stosujemy pakiety 64B

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Pakiet 64 B (64 bajty) jest maksymalnym rozmiarem pojedynczego pakietu Bulk w magistrali USB Full-Speed (12 Mb/s) wykorzystywanej przez większość klasycznych układów FTDI (np. FT232R).
• Biblioteka ftd2xx.dll / sterownik D2XX korzysta z tej wielkości, bo to „najmniejszy wspólny mianownik” USB – podstawowa jednostka, w jakiej dane fizycznie przemieszczają się między komputerem a urządzeniem FTDI.
• Stosowanie wielokrotności 64 B pozwala:
  • maksymalnie wykorzystać przepustowość,
  • zminimalizować narzut protokołu,
  • uprościć buforowanie i synchronizację z wewnętrznymi FIFO układu.

Szczegółowa analiza problemu

1. Teoretyczne podstawy

1.1 USB jest protokołem pakietowym – host wysyła/odbiera dyskretne porcje danych (pakiety).
1.2 Dla Full-Speed wartość MaxPacketSize dla transferów Bulk = 64 B.
1.3 FTDI dodaje do każdego pakietu 2 status-bajty (bity stanu linii, licznik błędów), więc efektywnie aplikacja ma do dyspozycji 62 B danych netto.

2. Droga danych (PC ↔ FTDI)

Aplikacja ➜ FT_Write()/FT_Read() w ftd2xx.dll ➜ sterownik D2XX ➜ host-controller USB ➜ magistrala ➜ układ FTDI (bufory FIFO 128/256/… B) ➜ interfejs UART/SPI/Bit-Bang.

3. Optymalizacja przepustowości

• Wysyłając bloki będące wielokrotnością 64 B (np. 4096 B) zmniejszamy liczbę transakcji USB i procesorowych przerwań.
• Funkcje FT_SetUSBParameters() pozwalają ustawić rozmiar bufora IN/OUT sterownika (domyślnie 4096 B, min. 64 B).
• Latency Timer (domyślnie 16 ms; konfigurowany FT_SetLatencyTimer()) powoduje, że niepełny pakiet zostanie mimo wszystko wysłany po upływie zadanego czasu – kompromis między przepustowością a opóźnieniem.

4. Minimalizacja opóźnienia

• Interakcyjne aplikacje (komendy sterujące, protokoły czasu rzeczywistego) skracają LatencyTimer do 1-2 ms i/lub zmniejszają ulInTransferSize do 64 B, akceptując wzrost narzutu CPU.

5. Urządzenia High-/SuperSpeed

• FT2232H, FT232H (USB High-Speed): MaxPacketSize = 512 B.
• FT600/601 (USB SuperSpeed, sterownik D3XX): MaxPacketSize = 1024 B.
  Zasady identyczne, zmienia się tylko bazowa wielkość pakietu.

6. Praktyczne przykłady

#define BUFSZ   4096      // 64 B × 64
UCHAR tx[BUFSZ];

FT_HANDLE h;
FT_Open(0, &h);
FT_SetUSBParameters(h, BUFSZ, 0);      // bufor odczytu 4096 B
FT_SetLatencyTimer(h, 2);              // 2-ms latency
FT_Write(h, tx, BUFSZ, &bytesSent);

Aktualne informacje i trendy

• Noty AN232B-03 (III 2024) i FTDI UM232H DS (V 2024) potwierdzają 2-B status + 62-B payload dla Full-Speed.
• Coraz szersze przejście na USB-C i USB-SuperSpeed wymusza migrację do sterowników D3XX (pakiety 1024 B).
• FTDI publikuje nowe wersje D2XX (v. 2.14.0, maj 2024) z podpisem SHA-2 i poprawioną obsługą Windows 11.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• VCP-driver maskuje pakiety; D2XX daje pełną kontrolę nad parametrami USB.
• „Krótkie pakiety” (mniej niż 64 B) sygnalizują koniec transferu lub przyspieszają odpowiedź.
• Bufory urządzenia są wielokrotnością pakietu, co ułatwia przestrzenną i czasową synchronizację.

Aspekty etyczne i prawne

• Sterowniki FTDI muszą być podpisane cyfrowo (WHQL) – wymóg Windows 10/11.
• W przeszłości (2014) pojawiły się kontrowersje dotyczące pseudo-wykrywania podróbek; aktualne sterowniki odstąpiły od tego.
• Upewnij się, że dystrybuujesz stosowne licencje i certyfikaty, zwłaszcza w produktach masowych.

Praktyczne wskazówki

1. Alokuj bufory jako n × 64 B (Full-Speed) lub n × 512 B (High-Speed).
2. Dla maksymalnej szybkości ustaw LatencyTimer ≥ 16 ms i duże bufory (4096-65536 B).
3. Dla minimalnej latencji – odwrotnie.
4. Monitoruj ruch USB wiresharkiem + USBPcap; pakiety 64 B pozwalają łatwo diagnozować dropy i NAK-i.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Zbyt agresywne obniżenie LatencyTimer może zalewać magistralę i podnieść zużycie CPU.
• W środowiskach wirtualnych (VMware/VirtualBox) pakiety mogą być łączone/rozbijane – testuj w sprzęcie docelowym.
• 2 status-bajty mogą zaburzać spodziewaną długość strumienia – biblioteka maskuje je automatycznie, ale analizatory logiczne pokażą 64 B.

Sugestie dalszych badań

• AN_130, AN_375 (FTDI) – optymalizacja strumieni audio i wideo przez D2XX.
• Porównanie D2XX vs libusb-K (otwarta implementacja pakietów 64 B).
• Migracja do FT600/601 + D3XX (USB 3.0, 5 Gb/s) – wpływ pakietu 1024 B na projekt elektroniki (SI/PI).
• Testowanie latencji na RTOS (Zephyr, FreeRTOS) z host-stackiem TinyUSB.

Krótkie podsumowanie

Pakiet 64 B to elementarna „porcja” danych Bulk w USB Full-Speed. Biblioteka ftd2xx.dll musi się do niej dostosować, bo właśnie tak host i układ FTDI wymieniają informacje. Świadome operowanie wielokrotnościami 64 B, prawidłowe ustawienie buforów (FT_SetUSBParameters) i timera latencji pozwala uzyskać maksymalną przepustowość lub minimalne opóźnienie – w zależności od wymagań aplikacji.