USB设备驱动程序学习笔记（一）

现象：把USB设备接到PC
1. 右下角弹出"发现android phone"
2. 跳出一个对话框，提示你安装驱动程序

问1. 既然还没有"驱动程序"，为何能知道是"android phone"
答1. windows里已经有了USB的总线驱动程序，接入USB设备后，是"总线驱动程序"知道你是"android phone"
     提示你安装的是"设备驱动程序"
     
     USB总线驱动程序负责：识别USB设备, 给USB设备找到对应的驱动程序

问2. USB设备种类非常多，为什么一接入电脑，就能识别出来？
答2. PC和USB设备都得遵守一些规范。
     比如：USB设备接入电脑后，PC机会发出"你是什么"？
           USB设备就必须回答"我是xxx", 并且回答的语言必须是中文
     USB总线驱动程序会发出某些命令想获取设备信息(描述符)，
     USB设备必须返回"描述符"给PC
     
问3. PC机上接有非常多的USB设备，怎么分辨它们？
     USB接口只有4条线: 5V,GND,D-,D+
答3. 每一个USB设备接入PC时，USB总线驱动程序都会给它分配一个编号
     接在USB总线上的每一个USB设备都有自己的编号(地址)
     PC机想访问某个USB设备时，发出的命令都含有对应的编号(地址)

问4. USB设备刚接入PC时，还没有编号；那么PC怎么把"分配的编号"告诉它？
答4. 新接入的USB设备的默认编号是0，在未分配新编号前，PC使用0编号和它通信。

问5. 为什么一接入USB设备，PC机就能发现它？
答5. PC的USB口内部，D-和D+接有15K的下拉电阻，未接USB设备时为低电平
     USB设备的USB口内部，D-或D+接有1.5K的上拉电阻；它一接入PC，就会把PC USB口的D-或D+拉高，从硬件的角度通知PC有新设备接入

其他概念:
1. USB是主从结构的
   所有的USB传输，都是从USB主机这方发起；USB设备没有"主动"通知USB主机的能力。
   例子：USB鼠标滑动一下立刻产生数据，但是它没有能力通知PC机来读数据，只能被动地等得PC机来读。

2. USB的传输类型:
a. 控制传输：可靠，时间有保证，比如：USB设备的识别过程
b. 批量传输: 可靠, 时间没有保证, 比如：U盘
c. 中断传输：可靠，实时，比如：USB鼠标
d. 实时传输：不可靠，实时，比如：USB摄像头

3. USB传输的对象：端点(endpoint)
   我们说"读U盘"、"写U盘"，可以细化为：把数据写到U盘的端点1，从U盘的端点2里读出数据
   除了端点0外，每一个端点只支持一个方向的数据传输
   端点0用于控制传输，既能输出也能输入
   
4. 每一个端点都有传输类型，传输方向

5. 术语里、程序里说的输入(IN)、输出(OUT) "都是" 基于USB主机的立场说的。
   比如鼠标的数据是从鼠标传到PC机, 对应的端点称为"输入端点"
     
6. USB总线驱动程序的作用
a. 识别USB设备
b. 查找并安装对应的设备驱动程序
c. 提供USB读写函数


USB驱动程序框架:

app:   
-------------------------------------------
          USB设备驱动程序      // 知道数据含义
内核 --------------------------------------
          USB总线驱动程序      // 1. 识别, 2. 找到匹配的设备驱动, 3. 提供USB读写函数 (它不知道数据含义)
-------------------------------------------
           USB主机控制器
           UHCI OHCI EHCI
硬件        -----------
              USB设备

UHCI: intel,     低速(1.5Mbps)/全速(12Mbps)
OHCI: microsoft  低速/全速
EHCI:            高速(480Mbps)



USB总线驱动程序的作用
1. 识别USB设备
1.1 分配地址
1.2 并告诉USB设备(set address)
1.3 发出命令获取描述符
描述符的信息可以在include\linux\usb\Ch9.h看到


2. 查找并安装对应的设备驱动程序

3. 提供USB读写函数

把USB设备接到开发板上，看输出信息:
usb 1-1: new full speed USB device using s3c2410-ohci and address 2
usb 1-1: configuration #1 chosen from 1 choice
scsi0 : SCSI emulation for USB Mass Storage devices
scsi 0:0:0:0: Direct-Access     HTC      Android Phone    0100 PQ: 0 ANSI: 2
sd 0:0:0:0: [sda] Attached SCSI removable disk
拔掉
usb 1-1: USB disconnect, address 2

再接上:
usb 1-1: new full speed USB device using s3c2410-ohci and address 3
usb 1-1: configuration #1 chosen from 1 choice
scsi1 : SCSI emulation for USB Mass Storage devices
scsi 1:0:0:0: Direct-Access     HTC      Android Phone    0100 PQ: 0 ANSI: 2
sd 1:0:0:0: [sda] Attached SCSI removable disk

在内核目录下搜:
grep "USB device using" * -nR
drivers/usb/core/hub.c:2186:              "%s %s speed %sUSB device using %s and address %d\n",

hub_irq
    kick_khubd
        hub_thread
            hub_events
                hub_port_connect_change
                
                    udev = usb_alloc_dev(hdev, hdev->bus, port1);
                                dev->dev.bus = &usb_bus_type;
                
                    choose_address(udev); // 给新设备分配编号(地址)
                    
                    
                    hub_port_init   // usb 1-1: new full speed USB device using s3c2410-ohci and address 3
                        
                        hub_set_address  // 把编号(地址)告诉USB设备
                        
                        usb_get_device_descriptor(udev, 8); // 获取设备描述符
                        retval = usb_get_device_descriptor(udev, USB_DT_DEVICE_SIZE);
                        
                        usb_new_device(udev)   
                            err = usb_get_configuration(udev); // 把所有的描述符都读出来，并解析
                            usb_parse_configuration
                            
                            device_add  // 把device放入usb_bus_type的dev链表,
                                        // 从usb_bus_type的driver链表里取出usb_driver，
                                        // 把usb_interface和usb_driver的id_table比较
                                        // 如果能匹配，调用usb_driver的probe
                            
<LINUX内核源代码情景分析>

怎么写USB设备驱动程序？
1. 分配/设置usb_driver结构体
        .id_table
        .probe
        .disconnect
2. 注册

测试1th/2th:
1. make menuconfig去掉原来的USB鼠标驱动
-> Device Drivers
  -> HID Devices
  <> USB Human Interface Device (full HID) support

2. make uImage 并使用新的内核启动

3. insmod usbmouse_as_key.ko
4. 在开发板上接入、拔出USB鼠标


测试3th:
1. insmod usbmouse_as_key.ko
2. ls /dev/event*
3. 接上USB鼠标
4. ls /dev/event*
5. 操作鼠标观察数据

测试4th:
1. insmod usbmouse_as_key.ko
2. ls /dev/event*
3. 接上USB鼠标
4. ls /dev/event*
5. cat /dev/tty1    然后按鼠标键
6. hexdump /dev/event0