linux 内核 usb驱动分析

本文基于ti的am5728平台，4.14.79版本内核，DesignWare USB3.0方案，xhci主机控制器。简单分析 USB 主机控制器驱动 根 Hub 的注册过程，以及 USB设备的枚举过程，并不涉及USB协议，单纯分析驱动框架流程。无论是hub还是普通的usb设备，它们注册到 usb_bus_type 都会经历两次 Match ，因为第一次注册进来时，是将整个设备作为一个 device 注册，然后在通用的 devices 驱动程序 usb_generic_driver 的 generic_probe 函数中，将该设备的所有接口进行设置并将这些接口注册到 usb_bus_type 。如果是Hub设备的接口，则会调用 hub_probe，如果是其他设备则调用 xx_probe 函数。如果是 Hub 的话，usb主机会监测hub端口变化，如果有变化会分配一个usb_devices 注册到 usb_bus_type 重复前边的步骤。

omap dwc3设备树节点 

		omap_dwc3_1: omap_dwc3_1@48880000 {
			compatible = "ti,dwc3";
			ti,hwmods = "usb_otg_ss1";
			reg = <0x48880000 0x10000>;
			interrupts = ;
			#address-cells = <1>;
			#size-cells = <1>;
			utmi-mode = <2>;
			ranges;
			usb1: usb@48890000 {
				compatible = "snps,dwc3";
				reg = <0x48890000 0x17000>;
				interrupts = ,
					     ,
					     ;
				interrupt-names = "peripheral",
						  "host",
						  "otg";
				phys = <&usb2_phy1>, <&usb3_phy1>;
				phy-names = "usb2-phy", "usb3-phy";
				maximum-speed = "super-speed";
				dr_mode = "host";
				snps,dis_u3_susphy_quirk;
				snps,dis_u2_susphy_quirk;
			};
		};

 

流程图：

1. 主机控制器驱动的注册。先从设备树解析注册omap_dwc3节点，与dwc3_omap_driver匹配并调用dwc3_omap_probe，dwc3_omap_probe里再解析omap_dwc3节点下的子节点usb@48890000，与dwc3_driver匹配后调用dwc3_probe，会根据usb节点配置的模式再去注册真正的usb控制器。如果是host模式，则会调用dwc3_host_init函数注册xhci主机控制器设备，与usb_xhci_driver匹配并调用xhci_plat_probe.

2. usb主机控制器驱动的probe过程，分配usb_hcd，然后添加到系统中，一个主控制器对应一条usb总线，一个主控制器绑定着一个root hub，一个root hub对应于一个usb_device，然后注册此root  hub，主要是调用usb_new_device。每个usb设备(usb_device)有一种或多种配置，每种配置有一个或多个接口，一个接口有一种或多种设置，一种设置有一个或多个端点。为了获取并解析这些描述符，usb_new_device调用usb_configure_device，然后将设备添加到内核。每个usb设备都有一个控制端点。它通常用于配置设备，获取设备信息，发送命令到设备，或者获取设备的状态报告，usb_new_device中调用了函数usb_create_ep_devs。

3. 当root hub这个usb_device添加到系统中时，系统中也有一个usb_device_driver（注意，不是usb_driver,一个是对应usb设备，一个对应usb接口)叫做usb_generic_driver，匹配上之后就会调用generic_probe，在这个函数里面调用usb_choose_configuration为设备选择一个合理的配置，到此就可以用选定配置下的所有描述符进行设备配置了。函数usb_set_configuration就是完成此项功能。在函数usb_set_configuration中将设备的所有接口都添加到内核device_add(&intf->dev)。这些接口设备的总线类型也是usb_bus_type，不过设备类型为usb_if_device_type。

4. 接口添加到系统中了，当然要匹配接口驱动。恰好系统中有一个usb_driver为hub_driver，它是为hub接口准备的。接口又分为hub的接口和usb设备的接口。如果是设备的接口，如果匹配上了后就调用probe函数，做相应的初始化、设备模型建立等工作，例如usb storage驱动，usb hid驱动。如果是hub的接口，就调用hub_probe。
 

参考：
USB主机控制器驱动——OHCI分析:https://blog.csdn.net/lizuobin2/article/details/51931161
USB驱动框架分析1:https://blog.csdn.net/xuao20060793/article/details/46530481