linux下的蓝牙驱动程序详解

http://blog.csdn.net/gotowu/article/details/46687633

1、首先要做Bluez协议栈的移植，这样在开发板上才可以用hciconfig, hcitool等命令。关于bluez协议栈的移植步骤网上很多。

2、该驱动是USB蓝牙设备驱动，分析根据蓝牙驱动的写的顺序进行。因为只是要做数据的传输，所以讲用于语音的等时传输部分去掉了。

首先，定义一个结构体

 struct bcm_data ={
     struct usb_endpoint_descriptor *intr_ep;
     struct usb_endpoint_descriptor *bulk_tx_ep;     //批量传输的收端点
     struct usb_endpoint_descriptor *bulk_rx_ep;    //批量传输的收端点

     struct usb_anchor tx_anchor;             //用于阻塞操作
     struct usb_anchor intr_anchor;
     struct usb_anchor bulk_anchor;

     struct usb_device *udev;
     struct usb_interface *intf;

     unsigned long flags;

     __u8 cmdreq_type;
 }

接下来是入口函数和出口函数

 static int __init bcm_driver_init(void)
 {
     usb_register(&bcm_driver);
     return 0;
 }

 static void __exit bcm_driver_exit(void)
 {
     usb_deregister(&bcm_driver);
 }
 module_init(bcm_driver_init);
 module_exit(bcm_driver_exit);
 MODULE_LICENSE("GPL");
 MODULE_AUTHOR("WillwWu")

入口函数和出口函数是对该USB设备进行注册和注销的操作。

然后是定义struct usb_driver，并对其成员进行填充。

 static struct usb_driver bcm_driver={
     .name           = "BCMT",
     .probe      = bcm_probe,       //探测函数
     .disconnect = bcm_disconnect,
     .id_table       = bcm_table,        //所支持的USB设备表
     .supports_autosuspend = 1,        //支持自动挂起，若是设置为0则不支持
     .disable_hub_initiated_lpm = 1,    //允许低功率态的传输
 };

支持的USB设备表

 static usb_device_id bcm_table[]={
     {   USB_DEVICE(0x0a5c, 0x2148)},
         {},
 }
 MODULE_DEVICE_TABLE(usb, bcm_table);

MODULE_DEVICE_TABLE用于输出到用户空间，以便于知道支持什么设备，第一个参数是所支持的类型，此处为USB。

下面来看看探测函数

 static int bcm_probe (struct usb_interface *intf ,const struct usb_device_id * id)
 {
     struct usb_endpoint_descriptor *ep_desc;
     struct hci_dev  *hdev;
     struct bcm_data *data;
     int  i,err;

     if(intf->cur_altsetting->desc.bInterfaceNumber !=0)   //该接口的编号,端点0保留
         return -ENODEV;
     data=kzalloc( sizeof(*data) ,  GFP_KERNEL)
         if(!data)
             return -ENOMEM;
     for(i=0;icur_altsetting->desc.bNumEndpoints;i++){   //对端点描述符进行分配
             ep_desc = &intf->cur_altsetting->endpoint[i].desc;
             if(!data->intr_ep && usb_endpoint_is_int_in(ep_desc)){
                 data->intr_ep=ep_desc;
                 }
             if(!data->bulk_tx_ep && usb_endpoint_is_bulk_out(ep_desc)){

                 data->bulk_tx_ep=ep_desc;
                 }
             if(!data->bulk_rx_ep && usb_endpoint_is_bulk_in(ep_desc)){
                 data->bulk_rx_ep=ep_desc;
                 }
             if(!data->intr_ep||!data->bulk_tx_ep||!data->bulk_rx_ep){
                 kfree(data);
                 return -ENODEV;
         }
         }
     data->cmdreq_type=USB_TYPE_CLASS;
     data->udev=interface_to_usbdev(intf); //从接口描述符获取usb_device结构体信息并赋值
     data->intf=intf;

     init_usb_anchor(&data->tx_anchor);    //初始化阻塞
     init_usb_anchor(&data->intr_anchor);
     init_usb_anchor(&data->bulk_anchor);

     hdev=hci_alloc_dev();        //申请一个hci_dev
     if(!hdev){
         kfree(data);
         return -ENOMEM;
         }
     hdev->bus = HCI_USB;
     hci_set_drvdata(hdev, data);    //将data中的数据保存到hdev中
     data->hdev=hdev;
     SET_HCIDEV_DEV(hdev, intf->dev);
     /*设置hdev的各成员的函数指针*/
     hdev->open = bcm_open;
     hdev->close = bcm_close;
     hdev->flush  = bcm_flush
     hdev->send  =bcm_send;

     if (!reset)
         set_bit(HCI_QUIRK_NO_RESET, &hdev->quirks);
     err=hci_register_dev(hdev) //注册hci_dev
     if (err < 0) {
         hci_free_dev(hdev);
         kfree(data);
         return err;
             }
     usb_set_intfdata(intf, data);  //将data中的数据保存到intf中

     return 0;
 }

要区分一下的是：

bNumInterfaces : 配置所支持的接口数．指该配置配备的接口数量，也表示该配置下接口描述符数量．

bInterfaceNumber: 该接口的编号．

bNumEndpoint : 使用的端点数目．端点０除外．

 static void bcm_disconnect(struct usb_interface *intf)
 {
     struct bcm_data *data;
     struct hci_dev *hdev;

     if(!data)
         return ;
     hdev = data->hdev;
     intf = data->intf;
     usb_set_intfdata(intf, NULL);
     hci_unregister_dev( hdev);
     hci_free_dev( hdev);
     kfree(data);
 }

该函数所做的就是对probe函数中的注册等一系列操作的反操作。

 static int bcm_open(struct hci_dev *hdev)
 {
     ……
     if(test_and_set_bit(HCI_RUNNING, &hdev->flags))
         return 0;
     if(test_and_set_bit(BCM_INTR_RUNNING,&data->flags))//BCM_INTR_RUNNING=0
         return 0;
     err=bcm_submit_intr_urb(hdev,GFP_KERNEL);
     if(err<0)
         goto error;
     set_bit(BCM_BULK_RUNNING,&data->flags);    //BCM_BULK_RUNNING=1
     err=bcm_submit_bulk_urb(hdev,GFP_KERNEL);
 ……
 error:
     clear_bit(HCI_RUNNING, &hdev->flags);
     clear_bit(BCM_INTR_RUNNING,&data->flags);
     clear_bit(BCM_BULK_RUNNING,&data->flags);
     return err;
 }

这个函数是probe中对hdev结构体成员的填充的。主要做就是设置data中的flags参数。其中要说的是set_bit函数，例如set（0，&a）指的是对a中的第0位设置为1.

这个函数的作用其实也是在做接收函数的初始化的操作，首先我们先看看err=bcm_submit_intr_urb(hdev,GFP_KERNEL);

 static int bcm_submit_intr_urb(struct hci_dev *hdev, gfp_t mem_flags)
 {
     struct bcm_data *data=hci_get_drvdata(hdev) //获取data数据
     struct urb *urb;
     unsigned char *buf;
     unsigned int pipe;
     int err,size;

     if (!data->intr_ep)
         return -ENODEV;
     urb=usb_alloc_urb(0, mem_flags);    分配一个urb
     if(!urb)
         return -ENOMEM;
     size=le16_to_cpu(data->intr_ep->wMaxPacketSize);   //设置最大包的长度大小
     buf=kzalloc(size, mem_flags);                 //分配一个缓冲区
     pipe=usb_rcvintpipe(data->udev, data->intr_ep->bEndpointAddress); //设置USB的接收端点
     usb_fill_int_urb(urb, data->udev, pipe, buf, size, bcm_intr_complete, hdev ,data->intr_ep->bInterval);     //这个时候就要对urb进行填充了，使用了中断urb
     urb->transfer_flags |=URB_FREE_BUFFER;//Free transfer buffer with the URB
     usb_anchor_urb(urb, &data->intr_anchor);
     err = usb_submit_urb(urb, mem_flags); //将填充的urb提交给usb core处理。
     if(err<0)
         usb_unanchor_urb(urb);
     usb_free_urb(urb);   //防止重复提交，先进行释放。
     return err;
 }

在usb_fill_int_urb中有个回调函数，当提交了urb后，将调用该回调函数bcm_intr_complete。

 static void bcm_intr_complete(struct urb *)
 {
     struct hci_dev *hdev = urb->context;
     struct bcm_data *data = hci_get_drvdata(hdev);
     int err;

     if(test_bit(HCI_RUNNING, &hdev->flags))
         return
 /*判断urb是否发送成功，若status为0，则表示数据被发送或者接受成功*/
     if(urb->status==0){
         hdev->stat.byte_rx+=urb->actual_length;
         if(hci_recv_fragment( hdev,HCI_EVENT_PKT, urb->transfer_buffer, urb->actual_length)<0)
             hdev->stat.err_rx++;
         }
     if(!test_bit(BCM_INTR_RUNNING, &data->flags));
         return;
     usb_anchor_urb(urb, &data->intr_anchor);
     err=usb_submit_urb(urb, GFP_KERNEL);
     if(err<0){
         usb_unanchor_urb(urb);
     }
 }

帧的类型：

1) HCI_EVENT_PKT:     hci_event_packet() 处理来自Controller的事件 

2) HCI_ACLDATA_PKT: hci_acldata_packet() 处理ACL类型的数据包 

3) HCI_SCODATA_PKT: hci_scodata_packet() 处理SCO类型的数据包

hci_recv_fragment是bt协议栈数据接收函数。 hci_recv_fragmen 将数据帧放到hci_dev->rx_q链表尾部

 int hci_recv_fragment(struct hci_dev *hdev, int type, void *data, int count)
 {
     int rem = 0;

     if (type < HCI_ACLDATA_PKT || type > HCI_EVENT_PKT)
         return -EILSEQ;

     while (count) {
         rem = hci_reassembly(hdev, type, data, count, type - 1);
         if (rem < 0)
             return rem;

         data += (count - rem);
         count = rem;
     }

     return rem;
 }

下面是批量传输的bulk_urb的初始化操作

 static int bcm_submit_bulk_urb(struct hci_dev *hdev, gfp_t mem_flags)
 {
     struct bcm_data *data=hci_get_drvdata(hdev);
     struct urb *urb;
     unsigned *buf;
     unsigned int pipe;
     int err,size = HCI_MAX_FRAME_SIZE;

     if(!data->bulk_rx_ep)
         return -ENODEV;
     urb=usb_alloc_urb(0, mem_flags);
     if(!urb)
         return -ENOMEM;
     buf=kzalloc(size, mem_flags);
     pipe=usb_rcvbulkpipe(data->udev, data->bulk_rx_ep->bEndpointAddress);
     usb_fill_bulk_urb(urb, data->udev, pipe, buf, size, bcm_bulk_complete, hdev);
     usb_anchor_urb(urb, &data->bulk_anchor);
     err=usb_submit_urb(urb, mem_flags);
     if(err<0)
         usb_unanchor_urb( urb)
     usb_free_urb(urb);
     return err;

 }

该函数的操作与上面那个中断的几乎相同，就是在usb_fill_bulk_urb时使用了批量urb。

 static void bcm_bulk_complete(struct urb *)
 {
     struct hci_dev *hdev = urb->context;
     struct bcm_data *data = hci_get_drvdata(hdev);
     int err;

     if(test_bit(HCI_RUNNING, &hdev->flags))
         return
     if(urb->status==0){
         hdev->stat.byte_rx+=urb->actual_length;
         if(hci_recv_fragment( hdev,HCI_ACLDATA_PKT, urb->transfer_buffer, urb->actual_length)<0)
             hdev->stat.err_rx++;
         }
     if(!test_bit(BCM_BULK_RUNNING, &data->flags));
         return;
     usb_anchor_urb(urb,& data->bulk_anchor);
     err=usb_submit_urb(urb, GFP_KERNEL);
     if(err<0){
         usb_unanchor_urb(urb);
     }
 }

此处也与中断的一样。

下面来看看对于发送函数时如何进行操作的。在Linux中，定义了五种HCI数据包类型 

COMMAND/ACLDATA/SCODATA/EVENT/VENDOR，我们此处只对其中的COMMAND和ACLDATA进行发送。bcm_send用于提供给HCI去发送数据包。

 static int bcm_send (struct sk_buff *skb)
 {
     struct hci_dev *hdev = (struct hci_dev *) skb->dev;
     struct bcm_data *data=hci_get_drvdata( hdev);
     struct urb *urb;
     struct usb_ctrlrequest *cr;
     unsigned int pipe;

     if(!test_bit(HCI_RUNNING,&hdev->flags))     //每一步都要首先检测是否正在运行
         return -EBUSY;
     switch(bt_cb(skb)->pkt_type){           //从skb中的控制buffer中取出包的类型
         case HCI_COMMAND_PKT:
             urb=usb_alloc_urb(0, GFP_ATOMIC);
             if(!urb)
                 return -ENOMEM;
             cr=kmalloc(sizeof(*cr), GFP_ATOMIC);
             if(!cr){
                 usb_free_urb(urb);
                 return -ENOMEM;
                 }
             cr->bRequestType = data->cmdreq_type;
             cr->bRequest     = 0;
             cr->wIndex       = 0;
             cr->wValue       = 0;
             cr->wLength      = __cpu_to_le16(skb->len);

             pipe = usb_sndctrlpipe(data->udev, 0x00);
  /*填充控制URB，这里我们需要注意的是，此处的数据缓冲区和数据的长度，都是由skb中的结构体成员进行设置的*/
             usb_fill_control_urb(urb, data->udev, pipe, (void *) cr,skb->data, skb->len, bcm_tx_complete, skb);
             hdev->stat.cmd_tx++;
             break;
         case HCI_ACLDATA_PKT
             urb=usb_alloc_urb(0, GFP_ATOMIC);
             if(!urb)
                 return -ENOMEM;
             pipe=usb_sndbulkpipe(data->udev, data->bulk_rx_ep->bEndpointAddress);
             usb_fill_bulk_urb( urb, data->udev, pipe, skb->data, skb->len, bcm_tx_complete, skb);   //填充批量URB
             hdev->stat.acl_tx++;
                     break;
         default:
             return -EILSEQ;
         }
         usb_anchor_urb(urb, &data->tx_anchor);
         err=usb_submit_urb(urb,GFP_ATOMIC);
         if(err<0){
             kfree(urb->setup_packet);
             usb_unanchor_urb(urb);
             }
         return err;
 }

首先我们要来看看struct sk_buff 这个结构体。

sk_buff是Linux网络代码中最重要的结构体之一。它是Linux在其协议栈里传送的结构体，也就是所谓的“包”，在他里面包含了各层协议的头部，比如ethernet, ip ,tcp ,udp等等。并且他是一个复杂的双向链表，在他结构中有next和prev指针，分别指向链表的下一个节点和前一个节点.

此处的回调函数是bcm_tx_complete

 static void bcm_tx_complete(struct urb *)
 {
     struct sk_buff *skb=urb->context;
     struct hci_dev *hdev = (struct hci_dev *)skb->dev;
     struct bcm_data *data= hci_get_drvdata(hdev);

     if(!test_bit(HCI_RUNNING,&hdev->flags));
         goto done ;
     if(!urb->status)
         hdev->stat.byte_tx+=urb->transfer_buffer_length;
     else
         hdev->stat.err_tx++;
 done:
     kfree(urb->setup_packet);
     kfree_skb(skb);
 }

最后是close函数

 static int bcm_close(struct hci_dev *hdev)
 {
     struct bcm_data *data = hci_get_drvdata(hdev);
     if(!test_and_clear_bit(HCI_RUNNING,&hdev->flags))
         return 0;
     clear_bit(BCM_INTR_RUNNING, &data->flags);
     clear_bit(BCM_BULK_RUNNING, &data->flags);
     data->intf->needs_remote_wakeup=0;
     return 0;
 }

就是针对data的flags进行位清零设置。

最后

 static int bcm_flush (struct hci_dev *hdev)
 {
     struct bcm_data *data=hci_get_drvdata( hdev)
     usb_kill_anchored_urbs(&data->tx_anchor);  //取消传输请求
     return 0;
 }