《网蜂A8实战演练》——8.Linux USB 主机控制器和设备驱动

第10章 Linux USB 主机控制器和设备驱动


USB 的全称是 Universal Serial Bus,顾名思义:通用串行总线。 提到总线,联想一下,在你心目中总线总是用来干嘛的?还记得 I2C 总线? I2C 总线上挂有二条信号线,一条是 SCL、 SDA,这二货是干嘛滴?传输数据!对,就是用来传输数据的。换句话说,就是用来通信的。 既然是用来通信的,那自然就要用通信协议来规范通信。 在 USB 的世界里有一种协议叫 USB 协议, 这协议太复杂了,一时半载的难以消化,这里我们并不深入 USB 协议。


10.1 USB 总线简介


USB 最早的版本的是 USB1.0,后来随着人们的胃口越来越大, USB2.0,USB3.0 就问世了。 到今天为止,如果你看到你的 U 盘里面的底色是蓝色的(如图 10.1),那这个 U 盘的版本 90%是 USB3.0 的,还有 10%的可能性是山寨的。


USB 是一种“总线”,它与传统的外部设备与主机之间的连接方式不同,它允许将不同种类的外部设备混合连接到同一个接口上(这体现它的通用性),但是,它又和计算机内部的总线( 如 PCI 总线)不同, CPU 不能通过访问内指令或 I/O指令直接访问连接在 USB 上的设备,而要通过一个“USB 控制器”,间接地与连接在 USB 上的设备打交道, USB 总线存在于计算机的外部,所以说 USB 总线是外部总线。

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10.1.1 USB 传输类型


USB 设备的数据传输在 USB 协议里分为 4 大传输类型:控制传输、中断传输、批量传输、实时传输。


10.1.1.1 控制传输


控制传输是每一个 USB 设备都必须支持的,它通常用来获取设备描述符、设置设备的状态等。 控制传输可靠、实时, USB 设备的识别过程就是控制传输。

10.1.1.2 中断传输

注意了,这里所谓的中断传输,并不是真正的“中断”, USB 设备并没有中断 USB 主机的本事,这里只是借用一下中断的概念,它其实是一种轮询的方式来完成数据的传输。 支持中断传输的 USB 设备多了去了,比如 USB 鼠标、 USB键盘等等。


10.1.1.3 批量传输


批量,顾名思义就是大量的数据拷贝,批量传输它能够保证数据的准确性,但是不能保证时间的实时性。支持批量传输的 USB 设备,最常见的莫过于 U 盘,还有移动硬盘。对吧,还记得曾经少年时期,里面放着多少苍老师的教育片?


10.1.1.4 实时传输


实时,顾名思义就是时间要求严格,对传输延时敏感。换句话说,对实时性要求比较高。 USB 摄像头是一个典型的代表,想到这个你就很好理解为什么实时性要求比较高了。 想象一下,某天你和某个 MM 进行 QQ 视频聊天,传过来的视频要是一卡一卡的,你不崩溃? 当然了,实时传输是一种不可靠的传输,还记得以前学网络编程说过的? QQ 视频传输是一种以 UDP 协议来传输数据的。


10.1.2 USB 的主从结构


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。 比如: 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。 这就是为什么前面我们讲过的中断传输,并不是实际意义上的中断传输,因为它还没那个本事呢。

10.1.3 USB 传输的对象


说了那么多传输,到底传输的对象是什么? U 盘?鼠标?键盘?不,这是和非专业型人说的。专业点呢? 端点(endpoint)!比如: 我们说"读 U 盘"、 "写 U 盘", 换句话说:把数据写到 U 盘的端点 1 ,从 U 盘的端点 2 里读出数据。注意了,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。 端点 1 、 2 等一般用作数据端点,存放主机与设备间往来的数据。

10.2 设备、配置、接口、端点


在 USB 设备的逻辑组织中,包含设备、配置、接口和端点 4 个层次。 这 4 者之间的关系不用多介绍,只需看图 10.2 即可明白。

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从上图可知,一个 USB 设备通常有一个或多个配置;配置通常又有一个或多个接口;接口通常又还有零个或多个端点。

10.2.1 设备描述符


在 Linux 系统中,这种层次化配置信息用一组标准的描述符来描述。 当你将一个 USB 设备插入电脑的时候,电脑很快就知道这个 USB 设备是什么东西了。有没有想过为什么它会那么聪明? 其实, USB 协议里规定了, PC 和 USB 设备都得遵守一定的规范。 PC 里事先安装有 USB 总线驱动程序,当 USB 插入电脑时, USB 总线驱动程序就会发出某些命令去获取设备的信息(描述符), USB 设备收到这个命令后,将设备描述符返回给 PC。


/* 参考 include\uapi\linux\usb\ch9.h */
struct usb_device_descriptor {
__u8 bLength; /* 描述符长度 */
__u8 bDescriptorType; /* 描述符类型编号 */
__le16 bcdUSB; /* USB 版本号 */
__u8 bDeviceClass; /* USB 分配的设备类 code */
__u8 bDeviceSubClass; /* USB 分配的子类 code */
__u8 bDeviceProtocol; /* USB 分配的协议 code */
__u8 bMaxPacketSize0; /* endpoint0 最大包大小 */
__le16 idVendor; /* 厂商编号 */
__le16 idProduct; /* 产品编号 */
__le16 bcdDevice; /* 设备出厂编号 */
__u8 iManufacturer; /* 描述厂商字符串的索引 */
__u8 iProduct; /* 描述产品字符串的索引 */
__u8 iSerialNumber; /* 描述设备序列号字符串的索引 */
__u8 bNumConfigurations; /* 配置的数量 */
} __attribute__ ((packed));
#define USB_DT_DEVICE_SIZE 18


10.2.2 配置描述符


每个 USB 设备都提供了不同级别的配置信息,可以包含一个或多个配置,不同的配置使设备表现出不同的功能组合(在探测/连接期间需从其中选定一个),配置由多个接口组成。


/* 参考 include\uapi\linux\usb\ch9.h */
struct usb_config_descriptor {
__u8 bLength; /* 描述符长度 */
__u8 bDescriptorType; /* 描述符类型编号 */
__le16 wTotalLength; /* 配置所返回的所有数据的大小 */
__u8 bNumInterfaces; /* 配置所支持的接口数 */
__u8 bConfigurationValue; /* Set_Configuration 命令需要的参数值 */
__u8 iConfiguration; /* 描述该配置的字符串的索引值 */
__u8 bmAttributes;
__u8 bMaxPower;
} __attribute__ ((packed));
#define USB_DT_CONFIG_SIZE 9


10.2.3 接口描述符


接口是逻辑上的设备, 一个 USB 设备可以有多个接口,比如一个 USB 声卡设备, 它有录音接口,也有播放接口。
/* 参考 include\uapi\linux\usb\ch9.h */
struct usb_interface_descriptor {
__u8 bLength; /* 描述符长度 */
__u8 bDescriptorType; /* 描述符类型编号 */
__u8 bInterfaceNumber; /* 接口的编号 */
__u8 bAlternateSetting; /* 备用的接口描述符编号 */
__u8 bNumEndpoints; /* 端点数,不包括端点 0 */
__u8 bInterfaceClass; /* 接口类 */
__u8 bInterfaceSubClass; /* 接口子类 */
__u8 bInterfaceProtocol; /* 接口所遵循的协议 */
__u8 iInterface; /* 描述该接口的字符串索引值 */
} __attribute__ ((packed));
#define USB_DT_INTERFACE_SIZE 9


10.2.4 端点描述符


端点是 USB 通信的最基本形式,每一个 USB 设备接口在主机看来就是一个端点的集合。主机只能通过端点与设备进行通信,以使用设备的功能。在 USB系统中每一个端点都有惟一的地址,这是由设备地址和端点号给出的。每个端点都有一定的属性,其中包括传输方式、总线访问频率、带宽、端点号和数据包的最大容量等。


struct usb_endpoint_descriptor {
__u8 bLength; /* 描述符长度 */
__u8 bDescriptorType; /* 描述符类型编号 */
/* 端点地址: 0~3 位是端点号,第 7 位是方向(0-OUT,1 -IN) */
__u8 bEndpointAddress;
/* 端点属性: bit[0:1] 的值为 00 表示控制,
* 为 01 表示实时,为 02 表示批量,为 03 中断
*/
__u8 bmAttributes;
__le16 wMaxPacketSize; /* 本端点接收或发送的最大信息包的大小 */
__u8 bInterval; /* 轮询数据传送端点的时间间隔 */
/* NOTE: these two are _only_ in audio endpoints. */
/* use USB_DT_ENDPOINT*_SIZE in bLength, not sizeof. */
__u8 bRefresh;
__u8 bSynchAddress;
} __attribute__ ((packed));
#define USB_DT_ENDPOINT_SIZE 7


10.3 USB 驱动程序


在 Linux 系统中,提供了主机侧和设备侧视角的 USB 驱动框架,这里,仅仅讲解主机侧角度看到的 USB 驱动框架。


从主机侧的角度而言,需要编写的 USB 驱动程序包括主机控制器驱动和设备驱动两类。 USB 主机控制器驱动程序控制插入其中的 USB 设备,而 USB 设备驱动程序控制该设备如何作为设备与主机通信。 在 USB 主机控制器驱动和USB 设备驱动之间还有一层叫 USB 核心层。 USB 核心负责 USB 驱动管理和协议处理工作,它通过定义一些数据结构、宏和功能函数,向上为 USB 设备驱动提供编程接口,向下为 USB 主机控制器驱动提供编程接口;通过全局变量维护整个系统的 USB 设备信息,完成设备热插拔控制、总线数据传输控制等。 说了那么多,无图无真相啊~~

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10.3.1 S5PV210 主机控制器驱动的移植


USB 主机控制器有 3 种规范, UHCI(Universal Host Controller Interface),这种规范主要是 Intel、 Via 芯片公司提供支持 PC 主板的; OHCI(Open HostController Interface),这种规范是微软提出来的,主要应用在非 PC 系统上的嵌入式领域上的 USB 芯片; EHCI(Enhanced Host Controller Interface),这种后来为提高 USB 速度而提出的规范,它支持最高速度为 480Mbps。在《S5PV210_UM_REV1.1 》手册上搜索 OHCI 关键词,会发现下面一段话
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这表明 S5PV210 这款 CPU 支持一个 USB 主机接口,同时支持 EHCI 和OHCI 这两种规范,支持 USB1.1 和 USB2.0 规范,支持最高的外设传输速率为480Mbps。 注意了,它并不支持 USB3.0 规范的 USB 设备,所以做测试的时候,千万不要拿 USB3.0 规范的 USB 设备去测试。

10.3.1.1 移植 


ohci-s5p 驱动打开内核目录:drivers\usb\host\,发现 Linux 系统提供了大量的主机控制器驱动,找遍所有平台,都没有找到 ohci-s5p.c 源码。 很遗憾, 3.8 的内核没有提供 S5PV210 的 USB HOST 控制器驱动程序。最好验证有没有提供的办法就是,烧写网蜂提供的第一版的 uImage进去,然后找个 U 盘、或者鼠标插入 Webee210开发板的 USB HOST 接口,看看串口有没有打印什么信息,结果是不会有任何反应的。 既然没有提供, 这就需要我们自己来编写了,这下不好办了吧?


不用紧张,仔细再找找,还是能发现一些类似的源码,可供我们移植的。 我们发现,内核虽然没有提供 ohci-s5p.c 源码,但是有提供 ehci-s5p.c 源码,还有 ohci 相关的其他平台的源码,比如 ohci-s3c2410.c、 ohci-exynos.c 供我们移植参考。

10.3.1.1.1 ohci-s5p.c 的移花接木


内核既然没有 ohci-s5p.c,那我们使用其他平台的 ohci 源码,这里我们拷贝drivers\usb\host\目录下的 ohci-exynos.c 为 ohci-s5p.c。 然后将所有 exynos 字符串替换成 s5p, 由于有些地方是 exynos4,所以还需要将 s5p4 替换为 s5p。最后还需要修改一下头文件,将


#include

改为:
#include


10.3.1.1.2 usb-ohci-s5p.h 的移花接木


打开内核目录 include\linux\platform_data\,然后 拷贝 usb-exynos.h 为usb-ohci-s5p.h。将所有的 exynos4 字符串替换为 s5p, 将 EXYNOS 替换为 S5P。最后添加平台数据:


static struct s5p_ohci_platdata s5p_ohci_platdata;


为了以后支持 EHCI 还添加 echi 的平台数据,最后 usb-ohci-s5p.h 修改为:


#ifndef __MACH_S5P_OHCI_H
#define __MACH_S5P_OHCI_H
/**************Add by Webee*******************/
#ifdef CONFIG_S5P_DEV_USB_EHCI
static struct s5p_ehci_platdata s5p_ehci_platdata;
#endif
static struct s5p_ohci_platdata s5p_ohci_platdata;
/**************Add by Webee*******************/
struct s5p_ohci_platdata {
int (*phy_init)(struct platform_device *pdev, int type);
int (*phy_exit)(struct platform_device *pdev, int type);
};
extern void s5p_ohci_set_platdata(struct s5p_ohci_platdata *pd);
#endif /* __MACH_S5P_OHCI_H */


10.3.1.1.3 添加 s5p_ohci_driver ohci-hcd.c


打开 drivers\usb\host\ ohci-hcd.c,在 CONFIG_USB_OHCI_EXYNOS 前面添加如下代码:


#ifdef CONFIG_USB_OHCI_S5P
#include "ohci-s5p.c"
#define PLATFORM_DRIVER s5p_ohci_driver
#endif


因为 S5PV210 USB HOST 控制器驱动由 drivers\usb\host\ ohci-hcd.c(支持各种 SoC 下的主机控制器驱动的通用部分)和 drivers\usb\host\ohci-s5p.c 共同完成。

10.3.1.1.4 添加平台设备


前面我们移植 ohci-s5p.c 主要是围绕 platform_driver 来编程的,这又回到了平台驱动设备模型了。还记得我们移植 gpio-key 驱动了吗?里面就添加了平台设备来支持平台驱动。今天,我们同样需要添加平台设备来支持 s5p_ohci_driver这个平台驱动。 怎么添加呢?参考别人怎么写!


打开 arch\arm\plat-samsung\devs.c,找到 s5p_device_ehci 这个平台设备,模仿它来修改。


打开 arch\arm\mach-s5pv210\mach-smdkv210.c,在 smdkv210_devices[ ]前,添加如下代码:


#include
static struct resource s5p_ohci_resource[] = {
[0] = DEFINE_RES_MEM(0xEC300000, SZ_256),
[1] = DEFINE_RES_IRQ(S5P_IRQ_VIC1(23)),
};
static u64 samsung_device_dma_mask = DMA_BIT_MASK(32);
struct platform_device s5p_device_ohci = {
.name = "s5p-ohci",
.id = -1,
.num_resources = ARRAY_SIZE(s5p_ohci_resource),
.resource = s5p_ohci_resource,
.dev = {
.dma_mask = &samsung_device_dma_mask,
.coherent_dma_mask = DMA_BIT_MASK(32),
}
};
void __init s5p_ohci_set_platdata(struct s5p_ohci_platdata *pd)
{
struct s5p_ohci_platdata *npd;

npd = s3c_set_platdata(pd, sizeof(struct s5p_ohci_platdata),&s5p_device_ohci);
if (!npd->phy_init)
npd->phy_init = s5p_usb_phy_init;
if (!npd->phy_exit)
npd->phy_exit = s5p_usb_phy_exit;
}


怎 么 确 定 s5p_ohci_resource 里 面 的 内 存 地 址 呢 ? 这 自 然 要 回 到《S5PV210_UM_REV1.1 》手册了,在 USB HOST 这章的寄存器介绍里面有这么一段描述:

而 IRQ 的确定,则是找到下面这段话。


/* 参考 arch\arm\mach-s5pc100\include\mach\irqs.h */
#define IRQ_UHOST S5P_IRQ_VIC1(23)


然后将定义设置好的 s5p_device_ohci 添加到 smdkv210_devices[ ],如:


static struct platform_device *smdkv210_devices[] __initdata = {
&s5p_device_ohci, /* Add by Webee */
……
&webee210_button_device, /* Add by Webee */
};


最后,在 smdkv210_machine_init 函数中添加平台数据的设置函数。


#ifdef CONFIG_S5P_DEV_USB_OHCI
s5p_ohci_set_platdata(&s5p_ohci_platdata);
#endif


10.3.1.1.5 移植 Kconfig


一、移植 drivers\usb\host\目录下的 Kconfig


打开 drivers\usb\host\目录下的 Kconfig,在 USB_OHCI_EXYNOS 前面添加 USB_OHCI_S5P 的配置支持。修改后如下:


# Add by Webee
config USB_OHCI_S5P
boolean "OHCI support for Samsung S5P SoC Series"
depends on USB_OHCI_HCD && PLAT_S5P
select S5P_DEV_USB_OHCI
help
Enable support for the Samsung S5P SOC's on-chip OHCI controller.
#Add by Webee
config USB_OHCI_EXYNOS

boolean "OHCI support for Samsung EXYNOS SoC Series"
depends on USB_OHCI_HCD && ARCH_EXYNOS
help
Enable support for the Samsung Exynos SOC's on-chip OHCI controller.


二、移植 arch\arm\plat-samsung 
录下的 Kconfig


打开 arch\arm\plat-samsung 目录下的 Kconfig,在 S5P_DEV_USB_EHCI后面添加 S5P_DEV_USB_OHCI 的配置支持,修改后如下:


config S5P_DEV_USB_EHCI
bool
help
Compile in platform device definition for USB EHCI
#Add by Webee
config S5P_DEV_USB_OHCI
bool
help
Compile in platform device definition for USB OHCI
#Add by Webee


三、移植 drivers\usb\目录下的 Kconfig


在 内 核 目 录 下 输 入 make menuconfig 配 置 内 核 时 , 搜 索 S5P_DEV_USB_OHCI 发现如下现象,它表明 S5P_DEV_USB_OHCI 的配置需要先将 PLAT_S5P 配置上。

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打开 drivers\usb\目录下的 Kconfig,在 USB_ARCH_HAS_OHCI 模块下添加如下内容:
default y if PLAT_S5P

10.3.1.1.6 创建 setup-usb-phy.c 


文件在 arch\arm\mach-s5pv210\目录下创建 setup-usb-phy.c 文件,为什么要创建这么一个文件呢?还记得前面在 smdkv210_machine_init()函数里添加过s5p_ohci_set_platdata(&s5p_ohci_platdata);这个函数吗?


void __init s5p_ohci_set_platdata(struct s5p_ohci_platdata *pd)
{
struct s5p_ohci_platdata *npd;
npd = s3c_set_platdata(pd, sizeof(struct s5p_ohci_platdata),
&s5p_device_ohci);
if (!npd->phy_init)
npd->phy_init = s5p_usb_phy_init;
if (!npd->phy_exit)
npd->phy_exit = s5p_usb_phy_exit;
}


其中就会去设置 s5p_ohci_platdata 里的 phy_init、 phy_exit这两个成员函数。那么就需要实现, s5p_usb_phy_init 函数和 s5p_usb_phy_exit 函数。 最后将setup-usb-phy.c 文件添加如下代码:


#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int s5p_usb_phy_init(struct platform_device *pdev, int type)
{
int err;
struct clk *otg_clk;
if (type != S5P_USB_PHY_HOST)
return -EINVAL;
otg_clk = clk_get(&pdev->dev, "otg");
if (IS_ERR(otg_clk)) {
dev_err(&pdev->dev, "Failed to get otg clock\n");

return PTR_ERR(otg_clk);
}
err = clk_enable(otg_clk);
if (err) {
clk_put(otg_clk);
return err;
}
if (readl(S5PV210_USB_PHY_CON) & (0x1<<1)) {
clk_disable(otg_clk);
clk_put(otg_clk);
return 0;
}
__raw_writel(__raw_readl(S5PV210_USB_PHY_CON) | (0x1<<1),S5PV210_USB_PHY_CON);
__raw_writel((__raw_readl(S3C_PHYPWR)& ~(0x1<<7) & ~(0x1<<6)) | (0x1<<8) | (0x1<<5) | (0x1<<4),S3C_PHYPWR);
__raw_writel((__raw_readl(S3C_PHYCLK) & ~(0x1<<7)) | (0x3<<0),S3C_PHYCLK);
__raw_writel((__raw_readl(S3C_RSTCON)) | (0x1<<4) | (0x1<<3),S3C_RSTCON);
__raw_writel(__raw_readl(S3C_RSTCON) & ~(0x1<<4) & ~(0x1<<3),S3C_RSTCON);
/* "at least 10uS" for PHY reset elsewhere, 20 not enough here... */
udelay(50);
clk_disable(otg_clk);
clk_put(otg_clk);
return 0;
}
int s5p_usb_phy_exit(struct platform_device *pdev, int type)
{
if (type != S5P_USB_PHY_HOST)
return -EINVAL;
__raw_writel(__raw_readl(S3C_PHYPWR) | (0x1<<7)|(0x1<<6),S3C_PHYPWR);
__raw_writel(__raw_readl(S5PV210_USB_PHY_CON) & ~(1<<1),S5PV210_USB_PHY_CON);
return 0;
}


主要工作是获取 otg 时钟,设置 USB 相关的寄存器,具体为什么这么设置,Webee 也没有深入了解过,这是在外老网站上搜索到的代码。 有兴趣的小伙伴们,自己打开手册研究研究。

10.3.1.2 make menuconfig 


配置内核选项前面做了那么多工作,为谁而做?为配置选项而做!就好比,你读了那么多书,为谁而读?你别跟我扯,说什么为祖国而读,为中华的崛起而读书?在内核目录下输入 make menuconfig,进入内核配置菜单栏,配置如下:


Device Drivers ——>
 SCSI device support ——>
   <*> SCSI device support
   [ * ] legacy /proc/scsi/ support
   <*> SCSI disk support
   <*> SCSI CDROM support
   <*> SCSI generic support
 HID support ——>
   <*> Generic HID driver
 [ * ] USB support ——>
    <*> Support for Host-side USB
    <*> OHCI HCD support
   [ * ] OHCI support for Samsung S5P SoC Series
   [ * ] Generic OHCI driver for a platform device
   <*> USB mass Storage support
   [ * ] USB mass Storage verbose debug


完成以上所有移植后,就可以编译内核了,在内核目录下使用 make uImage命令编译内核。如果编译过程中出现说获取不到 usbhost 时钟,那么将 ohci-s5p.c里的 s5p_ohci_probe()函数里的:


s5p_ohci->clk = devm_clk_get(&pdev->dev, "usbhost");

改为:
s5p_ohci->clk = devm_clk_get(&pdev->dev, "usb-host");


10.3.2 S5PV210 主机控制器驱动的测试


某省公安厅的厅长某天(已经商量好的日期)抽查某省某市的治安情况怎样怎样了。厅长只看你做的结果怎样(即使是作弊的),不看你做的过程怎样。前面做了那么多移植工作,我们也是时候来测试一下移植工作做的怎样了。只不过,我们的移植过程是非常有留念意义的哟。 将新的 uImage 烧到 webee210 开发板,启动内核,如果能够成功启动内核,并且出现如下信息:

ohci_hcd: USB 1.1 'Open' Host Controller (OHCI) Driver
s5p-ohci s5p-ohci: S5PV210 OHCI Host Controller
s5p-ohci s5p-ohci: new USB bus registered, assigned bus number 1
s5p-ohci s5p-ohci: irq 87, io mem 0xec300000
hub 1 -0:1.0: USB hub found
hub 1 -0:1.0: 1 port detected
Initializing USB Mass Storage driver...
usbcore: registered new interface driver usb-storage
USB Mass Storage support registered.
mousedev: PS/2 mouse device common for all mice
i2c /dev entries driver
usbcore: registered new interface driver usbhid
usbhid: USB HID core driver


表明前面的移植工作没有白费,“厅长必须掌声鼓励一下,你小子,干的不错啊,接着马上小声说:晚上咱桑拿呢?还是沐浴呢?”

10.3.2.1 图说 OHCI 驱动之手机测试


使用 USB 线将手机与 webee210 开发板连接起来,观察打印信息。

《网蜂A8实战演练》——8.Linux USB 主机控制器和设备驱动_第6张图片

移植 OHCI 驱动前,无论你插入神马东西,它都不会吐任何一个字,没有一点点反应,这是因为之前的内核还不支持 USB HOST 驱动。


移植 OHCI 驱动后,插入手机,立马弹出图 10.5 的信息。 里面信息告诉我们, webee210 开发板知道你插入的是什么 USB 设备,并且帮你找到相应的 USB
设备驱动程序并安装上。当你拔掉手机后,它弹出 disconnect 的信息,知道你已经将手机拔掉了。这就是牛逼哄哄的热插拔功能。 有些“后生仔”可能不认为这是一件很牛逼的事情,因为它没见识过,在热插拔技术未诞生之前,不能热插拔是多么痛苦的一件事。 我就不扯开了,自己去想象吧。

10.3.2.2 图说 OHCI 驱动之 U 盘测试


将 U 盘(注意,不要插 USB3.0 的 U 盘)插入 webee210 开发板的 USB HOST接口,观察打印信息(不同 U 盘信息可能不完全一致):

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插入 U 盘的瞬间,就输出那么多的信息。从信息里,我们可以知道, webee210开发板已经识别出你插入的是 U 盘,并且知道你的 U 盘的容量有多大等等信息。那我们接下来测试一下 U 盘能不能读写呗~~先挂接 U 盘,然后进入 mnt 目录


[Webee210]\# mount /dev/sda /mnt
[Webee210]\# cd /mnt


然后就可以查看到 U 盘里面的文件数据了,我的 U 盘里只有二个文件夹,movie 和 music。至于是什么 movie,尽情的发挥你们的想象吧,骚年。

接下来我们来验证一下 U 盘能不能被读写。先创建一个 temp.txt 文件:


[Webee210]\# touch temp.txt


然后往 temp.txt 里写数据:


/* 注意了,使用 echo 命令,输入的内容不能有空格 */
[Webee210]\# echo hello,USB > temp.txt


最后检查一下内容写进去没,即检查可不可以被读:


[Webee210]\# cat temp.txt


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为了以防你说我作弊, Webee 还特意将 U 盘在 windows 下打开,看看里面的数据是否真的被读出写入了。如图 10.8 所示:

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10.3.2.3 图说 OHCI 驱动之鼠标测试将鼠标


(注意,不要插 USB3.0 的鼠标)插入 webee210 开发板的 USB HOST接口,观察打印信息(不同鼠标信息可能不完全一致):

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Webee210 开发板也能识别出你插入的是鼠标,并帮你找到相应的鼠标驱动并安装上。 当然了, 接入不同的鼠标打印的信息可能会有差别。 包括后面的hexdump 命令输出的信息也有可能不同。


说到测试,怎么测试鼠标设备驱动呢?还记得输入子系统里怎么测试驱动了吗?还记得 input_event 结构体?对,鼠标设备驱动除了有与 USB 相关,还与输入子系统密切相关。这里,我们使用下面命令来测试鼠标。


[Webee210]\# hexdump /dev/event1

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当你挪动鼠标,往左挪动、往右挪动;往前挪动、往后挪动;向前滚动鼠标中键、向后滚动鼠标中键;按下左键、按下右键;只要你对鼠标有动作,它都会上报,并将信息打印出来。具体这些数据有什么含义,自己去研究一下。 有意思的是,不同厂家的鼠标,滚动的动作在 input_event 结构体里的代表的意义有可能不一样。 到这里, USB HOST 相关的驱动就移植完了, USB 设备也可以正常使用了。


10.4 USB 核心


USB 核心负责 USB 驱动管理和协议处理工作,它通过定义一些数据结构、宏和功能函数,向上为 USB 设备驱动提供编程接口, 向下为 USB 主机控制器驱动提供编程接口;通过全局变量维护整个系统的 USB 设备信息,完成设备热插拔控制、总线数据传输控制等。


drivers\usb\目录下,有个目录叫 core 目录, 进去之后,发现里面有 22 个文件(如图 10.11 ), OMG,我该从哪里下手分析呀?看招!从 Makefile 开始? NO,这不是一个很好的办法。 那还有其他好的办法吗?

《网蜂A8实战演练》——8.Linux USB 主机控制器和设备驱动_第12张图片

10. 4.1 hub.c


细心的读者可能发现了 10.3.2 节中,手机、 U 盘、鼠标的测试的第一句打印信息都是相似的。如:


/* 手机 */
usb 1 -1:new full-speed USB device number 2 using s5p-ohci
/* U 盘 */
usb 1 -1:new full-speed USB device number 2 using s5p-ohci
/* 鼠标 */
usb 1 -1:new low-speed USB device number 2 using s5p-ohci


发现 3 种不同的 USB 设备,打印的信息都是极其类似的。那么,我们推测,这句应该是通用的。既然是通用的,应该是核心做的事情,核心嘛,就是想多管闲事,管管别人。 在 Source Insight 里搜索USB device number就会找到 hub.c文件里的 hub_port_init 函数里有那么一句:


if (udev->speed != USB_SPEED_SUPER)
dev_info(&udev->dev,"%s %s USB device number %d using %s\n",(udev->config) ? "reset" : "new", speed,devnum, udev->bus->controller->driver->name);


10. 4.2 USB 核心的事件处理流程


假如我们想弄清楚, USB 核心是怎么处理 USB 设备从插入到拔出, USB 核心做了什么工作,工作流程是怎样的?USB 设备都是通过插入上层 HUB 的一个 Port来连入系统并进而被系统发现的, 当 USB 设备插入一个 HUB 时,该 HUB 的那个 port 的状态就会改变, 从而系统就会知道这个改变, 此时会调用 hub_port_connect_change()函数。 这个函数在 drivers/usb/core/hub.c


subsys_initcall(usb_init); //drivers\usb\core\usb.c
usb_init //drivers\usb\core\usb.c
usb_hub_init
kthread_run(hub_thread, NULL, "khubd");
hub_thread
hub_events
hub_port_connect_change


hub_port_connect_change 函数主要做了二件事:


hub_port_connect_change
hub_port_init //复位设备,分配地址,获取设备描述符
usb_new_device(udev);


我们再来看看 hub_port_init 函数主要做了什么事?


hub_port_init
/* 给 USB 设备分配地址 */
hub_set_address(udev, devnum);
/* 获取 USB 设备描述符 */
usb_get_device_descriptor(udev, 8);
usb_get_device_descriptor(udev, USB_DT_DEVICE_SIZE);


继续看看 usb_new_device 函数主要做了什么?


usb_new_device(udev);
usb_enumerate_device(udev); /* Read descriptors */
usb_get_configuration(udev); /* 获取设备描述符 */
usb_parse_configuration /* 解析设备描述符 */
device_add(&udev->dev);


device_add 函数在 drivers/base/core.c 里实现。


device_add(&udev->dev);
get_device(dev);
bus_add_device(dev);
bus_probe_device(dev);
device_attach(dev);
/*从总线上已注册的所有驱动中找出匹配的驱动程序.*/
bus_for_each_drv(dev->bus, NULL, dev, __device_attach);
while ((drv = next_driver(&i)) && !error)
error = fn(drv, data);


bus_for_each_drv(dev->bus, NULL, dev, __device_attach)函数遍历 bus 上的所有驱动程序 , 并为每个驱动调用 fn()来查看是否匹配 . 这里的 fn 就是__device_attach.


__device_attach(struct device_driver *drv, void *data)
driver_probe_device(drv, dev);
really_probe(dev, drv);
dev->driver = drv;
else if (drv->probe)
ret = drv->probe(dev);


总结一下, device_add 函数把 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。

10. 5 USB 设备驱动之鼠标驱动


USB 设备驱动指的是从主机角度看到的,怎样访问被插入的 USB 设备。Linux 发展到今天, USB 设备驱动已经相当丰富,像 U 盘、 USB 鼠标、 USB 键盘几乎都不用驱动工程师再编写了,一般由芯片厂家提供。并且 USB 设备驱动在 Linux 里有大量的参考例子,只需要稍微修改一下就可以用了。 Linux3.8 下的usb 鼠标驱动在/drivers/hid/usbhid/usbmouse.c 中实现,这应该是一个通用的USB 鼠标驱动。


10. 5.1 四个重要的结构体


我们说过了 Linux 内核里,驱动程序几乎都是面向对象的编程。既然是面向对象,那么肯定有需要定义、设置、注册一个结构体。 USB 设备驱动也不例外,在 Linux 内核里,使用 usb_driver 结构体描述一个 USB 设备驱动。

10. 5.1.1 USB 设备驱动(usb_driver) 


usb_driver 结构体主要的成员“菜单”, 客官, 请慢用^_^……


struct usb_driver {
/* 驱动名字 */
const char *name;
/* 探测函数, USB 设备被插入的时候被调用 */
int (*probe) (struct usb_interface *intf,const struct usb_device_id *id);
/* 断开函数, USB 设备被拔出的时候被调用 */
void (*disconnect) (struct usb_interface *intf);
/* id_table,描述了这个 USB 驱动所支持的 USB 设备列表 */
const struct usb_device_id *id_table;
......
};


10. 5.1.2 USB 设备匹配列表(usb_device_id) 


/* 参考 include\linux\Mod_devicetable.h */
struct usb_device_id {
__u16 match_flags; /* 标明要与哪些成员匹配 */
/* Used for product specific matches; range is inclusive */
__u16 idVendor;
__u16 idProduct;
__u16 bcdDevice_lo;
__u16 bcdDevice_hi;
/* Used for device class matches */
__u8 bDeviceClass;
__u8 bDeviceSubClass;
__u8 bDeviceProtocol;
/* Used for interface class matches */
__u8 bInterfaceClass;
__u8 bInterfaceSubClass;
__u8 bInterfaceProtocol;
/* Used for vendor-specific interface matches */
__u8 bInterfaceNumber;
/* not matched against */
kernel_ulong_t driver_info
__attribute__((aligned(sizeof(kernel_ulong_t))));
};


一般在 USB 设备驱动程序里,使用下面几个宏来生成 usb_device_id 结构体的实例。

/* 参考 include\linux\usb.h */
USB_DEVICE(vend, prod)
USB_DEVICE_VER(vend, prod, lo, hi)
USB_DEVICE_INTERFACE_CLASS(vend, prod, cl)
USB_DEVICE_INTERFACE_PROTOCOL(vend, prod, pr)
USB_DEVICE_INTERFACE_NUMBER(vend, prod, num)
USB_DEVICE_INFO(cl, sc, pr)
USB_INTERFACE_INFO(cl, sc, pr)
USB_DEVICE_AND_INTERFACE_INFO(vend, prod, cl, sc, pr)
USB_VENDOR_AND_INTERFACE_INFO(vend, cl, sc, pr)


关于这 9 个宏如何使用,请参考 include\linux\usb.h 源码。这里仅仅举个例子,比如在 usb_device_id 数组实例中,使用 USB_DEVICE(vend, prod)这个宏。表示,这个 USB 设备驱动所支持的制造商 ID、产品 ID 应该与 usb_device_id数组实例中的 idVendor、 idProduct 匹配。


当 USB 核心检测到插入的 USB 设备的属性与某个 USB 设备驱动的usb_device_id 结构体实例所携带的信息一致时,这个驱动程序的 probe()函数就会被调用。同理,当 USB 核心检测到 USB 设备被拔出时, disconnect()函数就来响应这个动作。所以, USB 设备驱动其实主要就是完成 probe() 和disconnect()函数,至于你在这两个函数里做什么事情,这个你决定。只打印一句话,都可以。 USB 总线已经完成它的本分工作了,剩下的就是 USB 本身所属类型的本分工作了。比如,你是一个 USB 串口,那么你就完成 tty 设备该完成的工作;你是一个字符设备,那么就完成字符设备该完成的工作;而 USB 鼠标是一个输入设备,那么很自然的,它就应该完成输入子系统那套工作。

10. 5.1. 3 USB 请求块(urb) 


USB 请求块(USB request block,urb)是 USB 设备驱动中用来描述 USB 设备通信所用的核心数据结构。 urb 结构体的成员实在是太多了,但是 webee 发现在很多 USB 设备驱动里,很多成员都是没有使用到的,也就是说很多成员使用率并不高。 urb 的成员,大多数使用 urb 封装函数来设置的。后面程序里会提及,这里暂且先跟大家说一下。


struct urb {
/* private: usb core and host controller only fields in the urb */
struct kref kref; /* URB 引用计数 */
void *hcpriv; /* host 控制器的私有数据 */
atomic_t use_count; /* 原子变量,用于并发传输计数 */
atomic_t reject; /* 原子变量,用于并发传输失败 */
int unlinked; /* unlink 错误码 */
/* public: documented fields in the urb that can be used by drivers */
struct list_head urb_list; /* URB 链表头 */
struct list_head anchor_list;
struct usb_device *dev; /* 内嵌的 USB 设备结构体 */
struct usb_host_endpoint *ep; /* (internal) pointer to endpoint */
unsigned int pipe; /* 管道信息 */
int status; /* URB 的当前状态 */
unsigned int transfer_flags; /* URB_SHORT_NOT_OK | ...*/
/* 发送数据到 USB 设备,或从 USB 设备里接收数据到缓冲区 */
void *transfer_buffer;
dma_addr_t transfer_dma; /* DMA 方式向设备传输数据到缓冲区 */
......
/* transfer_buffer transfer_dma 指向缓冲区的大小 */
u32 transfer_buffer_length;
u32 actual_length; /* 实际发送或接收的长度 */
......
};


10. 5.1. 4 USB 鼠标(usb_mouse) 


usb_mouse 结构体代表一个 USB 鼠标设备,里面封装了 usb_device,input_dev 和 urb 三个重要的结构体。整个 USB 鼠标驱动就是围绕这个结构体来展开工作的。


struct usb_mouse {
char name[128]; /* 驱动名字 */
char phys[64]; /* 设备节点 */
struct usb_device *usbdev; /* 内嵌 USB 设备结构体 */
struct input_dev *dev; /* 内嵌 INPUT 设备结构体 */
struct urb *irq; /* USB 请求块 */
signed char *data; /* transfer_buffer 缓冲区 */
dma_addr_t data_dma; /* transfer _dma 缓冲区 */
};


10. 5.2 模块加载宏


打开 drivers/hid/usbhid/usbmouse.c 后,发现并没有模块加载函数了,很奇怪。也没有看到类似于 module_init(xxx_init)、 module_exit(xxx_exit)的修饰语句了,哪去了呢?只看到下面这句:


module_usb_driver(usb_mouse_driver);


不知道从 Linux 的 3.0 以后的哪个版本开始,就喜欢用类似于上面这种方法来代替以前的 module_init(xxx_init)、 module_exit(xxx_exit)了。深入一点,你会发现它与以前的入口函数、出口函数的功能是一样的,只不过是封装了一下。


/* 参考:include\linux\usb.h */
#define module_usb_driver(__usb_driver) \
module_driver(__usb_driver, usb_register, \
usb_deregister)
#define module_driver(__driver, __register, __unregister, ...) \
static int __init __driver##_init(void) \
{ \
return __register(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); \
} \
module_init(__driver##_init); \
static void __exit __driver##_exit(void) \
{ \
__unregister(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); \
} \
module_exit(__driver##_exit); 


有兴趣的读者,自行展开宏,这有点考验你 C 语言的功底囖。

10. 5.3 usb_mouse_driver


static struct usb_driver usb_mouse_driver = {
.name = "usbmouse", /* 驱动名 */
.probe = usb_mouse_probe, /* 匹配方法 */
.disconnect = usb_mouse_disconnect, /* 拔出方法 */
.id_table = usb_mouse_id_table, /* 支持设备 ID 列表 */
};


10. 5. 4 usb_mouse_id_table


当插入鼠标时会根据 usb_mouse_id_table 去匹配创建 usb 设备。


static struct usb_device_id usb_mouse_id_table [] = {
{
USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID,
USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,
USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE)
},
{ } /* Terminating entry */
};


宏展开之后:


static struct usb_device_id usb_mouse_id_table [] = {
{
.match_flags = USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_INFO,
.bInterfaceClass = USB_INTERFACE_CLASS_HID,
.bInterfaceSubClass = USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,
.bInterfaceProtocol = USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE
},
{ } /* Terminating entry */
};


它表示这个 USB 鼠标驱动在判断支不支持 USB 鼠标时是根据接口信息来判断 的 。 如 果 USB 鼠 标 的 接 口 类 、 子 类 、 协 议 分 别 是USB_INTERFACE_CLASS_HID、 USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOTUSB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE 的话,那么这个 USB 鼠标驱动就支持这个 USB 鼠标。 usb 插入枚举时候会获取 usb 鼠标的接口类型,获取其接口类信息,匹配成功的话会动态创建一个 usb_device.

10. 5.5 usb_mouse_probe


匹配成功了就会调用 probe 方法,它是整个 USB 鼠标驱动的主体函数,主要围绕 usb_mouse 结构体来展开工作。

static int usb_mouse_probe(struct usb_interface *intf,const struct usb_device_id *id)
{
/* 由接口获取 usb_device */
struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);
struct usb_host_interface *interface;
struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;
struct usb_mouse *mouse;
struct input_dev *input_dev;
int pipe, maxp;
int error = -ENOMEM;
/* 由 usb_interface 实例获取 usb_host_interface 实例 */
interface = intf->cur_altsetting;
/* 鼠标端点(Endpoint)只有 1 个 */
if (interface->desc.bNumEndpoints != 1)
return -ENODEV;
/* 获取端点描述符,这里并不是获取端点 0 的描述符 */
endpoint = &interface->endpoint[0].desc;
/* 检查该端点是否是中断输入端点,根据 HID 规范,
* 鼠标唯一的端点应为中断端点
*/
if (!usb_endpoint_is_int_in(endpoint))
return -ENODEV;
/* 产生中断管道,驱动程序 buffer 和端点之间虚拟通道 */
pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);
/* 返回该端点能够传输的最大的包长度,
* 鼠标的返回的最大数据包为 4 个字节
*/
maxp = usb_maxpacket(dev, pipe, usb_pipeout(pipe));
/* 分配 usb_mouse 结构体大小的内存 */
mouse = kzalloc(sizeof(struct usb_mouse), GFP_KERNEL);
/* 鼠标是输入设备,所以要创建输入型设备 */
input_dev = input_allocate_device();
if (!mouse || !input_dev)
goto fail1;

/* 分配初始化 usb 鼠标数据缓冲区内存(默认 8 位数据) */
mouse->data = usb_alloc_coherent(dev, 8, GFP_ATOMIC,&mouse->data_dma);
if (!mouse->data)
goto fail1;
/* 分配 URB,第一个参数为 0,表明中断传输,不设置等时包 */
mouse->irq = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL);
if (!mouse->irq)
goto fail2;
mouse->usbdev = dev; /* 填充 mouse 的 usb_device 结构体 */
mouse->dev = input_dev; /* 填充 mouse 的 input 结构体 */
if (dev->manufacturer)
strlcpy(mouse->name, dev->manufacturer, sizeof(mouse->name));
if (dev->product) {
if (dev->manufacturer)
strlcat(mouse->name, " ", sizeof(mouse->name));
strlcat(mouse->name, dev->product, sizeof(mouse->name));
}
if (!strlen(mouse->name))
snprintf(mouse->name, sizeof(mouse->name),"USB HIDBP Mouse %04x:%04x",
le16_to_cpu(dev->descriptor.idVendor),
le16_to_cpu(dev->descriptor.idProduct));
/* 设置设备节点 */
usb_make_path(dev, mouse->phys, sizeof(mouse->phys));
strlcat(mouse->phys, "/input0", sizeof(mouse->phys));
/* 输入设备的名字设置成 usb 鼠标的名字 */
input_dev->name = mouse->name;
/* 输入设备的路径设置成 usb 鼠标的路径 */
input_dev->phys = mouse->phys;
/* 设置输入设备的 bustype,vendor,product,version */
usb_to_input_id(dev, &input_dev->id);
input_dev->dev.parent = &intf->dev;
/* 设置鼠标能产生按键类和相对位移类事件 */
input_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY) | BIT_MASK(EV_REL);

/* 设置鼠标能产生按键类下的鼠标、左键、右键、中键 */
input_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_MOUSE)] = BIT_MASK(BTN_LEFT) | BIT_MASK(BTN_RIGHT) | BIT_MASK(BTN_MIDDLE);
/* 设置鼠标能产生 X、 Y 方向的相对位移类事件 */
input_dev->relbit[0] = BIT_MASK(REL_X) | BIT_MASK(REL_Y);
/* 设置鼠标能产生相对位移类下的鼠标、旁键、外部键*/
input_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_MOUSE)] |= BIT_MASK(BTN_SIDE) | BIT_MASK(BTN_EXTRA);
/* 设置鼠标能产生滚轮的相对位移类事件 */
input_dev->relbit[0] |= BIT_MASK(REL_WHEEL);
/* usb 鼠标驱动文件作为输入设备的设备文件的驱动数据 */
input_set_drvdata(input_dev, mouse);
/* 设置输入事件的打开、关闭方法 */
input_dev->open = usb_mouse_open;
input_dev->close = usb_mouse_close;
/* 填充中断类型 urb 指定了 urb 的回调函数是 usb_mouse_irq */
usb_fill_int_urb(mouse->irq, dev, pipe, mouse->data,(maxp > 8 ? 8 : maxp),usb_mouse_irq, mouse, endpoint->bInterval);
/* dma 数据缓冲区指向 usb 鼠标设备的 data_dma 成员 */
mouse->irq->transfer_dma = mouse->data_dma;
/* 无 DMA 映射 */
mouse->irq->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;
/* 注册鼠标输入设备 */
error = input_register_device(mouse->dev);
if (error)
goto fail3;
/* 相当于 intf->dev->p->driver_data = mouse;
* 将 usb_mouse 实例放到 driver_data,供其他函数使用,
* 如:可通过 usb_get_intfdata (intf);取出 usb_mouse 实例
*/
usb_set_intfdata(intf, mouse);
return 0;
fail3:
usb_free_urb(mouse->irq);
fail2:

usb_free_coherent(dev, 8, mouse->data, mouse->data_dma);
fail1:
input_free_device(input_dev);
kfree(mouse);
return error;
}


10. 5.6 usb_mouse_disconnect


拔掉 usb 鼠标就会调用 disconnect 方法,其实 disconnect 只是 probe 的一个逆操作而已。


static void usb_mouse_disconnect(struct usb_interface *intf)
{
/* 通过接口获得 usb 鼠标设备 */
struct usb_mouse *mouse = usb_get_intfdata (intf);
/* intf->dev = NULL */
usb_set_intfdata(intf, NULL);
if (mouse) {
usb_kill_urb(mouse->irq); /* 取消已经提交的 urb */
input_unregister_device(mouse->dev); /* 注销输入设备 */
usb_free_urb(mouse->irq); /* 释放已经分配的 urb */
/* 清除传输数据缓冲区 */
usb_free_coherent(interface_to_usbdev(intf), 8, mouse->data,
mouse->data_dma);
kfree(mouse); /* 释放 usb 鼠标设备 */
}
}


10. 5.7 usb_mouse_open


经过 probe 过程,注册了输入设备则会在/dev/input/目录下会产生对应的鼠标设备节点 , 应用程序可以打开该节点来控制 usb 鼠标设备,此时会调用usb_mouse_open 方法


static int usb_mouse_open(struct input_dev *dev)
{
/* 通过输入设备获取 usb 鼠标设备 */
struct usb_mouse *mouse = input_get_drvdata(dev);
/* 设置 urb 设备对应的 usb 设备 */
mouse->irq->dev = mouse->usbdev;

/* 提交 urb,通过 urb 提交之后,鼠标动作
* 通过 usb 传输数据就会交由 urb 去处理了
*/
if (usb_submit_urb(mouse->irq, GFP_KERNEL))
return -EIO;
return 0;
}


10. 5.7 usb_mouse_irq


当 操 作 鼠 标 的 时 候 , 会 引 起 urb 数 据 传 输 在 数 据 传 输 之 后 会 调 用usb_mouse_irq,注意了,它并不是一个真正的中断处理函数。我们说过了, USB设备没有中断主机控制器的能力,它只能轮询。


static void usb_mouse_irq(struct urb *urb)
{
/* 获取 usb 鼠标设备 */
struct usb_mouse *mouse = urb->context;
/* transfer_buffer 缓冲区 */
signed char *data = mouse->data;
struct input_dev *dev = mouse->dev;
int status;
/* 通过 urb->status 判断 URB 传输是否成功,
* 如果 urb->status = 0,则正确继续执行,错误时不会执行
*/
switch (urb->status) {
case 0: /* success */
break;
case -ECONNRESET: /* unlink */
case -ENOENT:
case -ESHUTDOWN:
return;
/* -EPIPE: should clear the halt */
default: /* error */
goto resubmit;
}
/* 正确时报告鼠标按键情况,使用 input_report_key()
* 报告信息,使用 input_sync 表明报告完毕。
*/
input_report_key(dev, BTN_LEFT, data[0] & 0x01);

input_report_key(dev, BTN_RIGHT, data[0] & 0x02);
input_report_key(dev, BTN_MIDDLE, data[0] & 0x04);
input_report_key(dev, BTN_SIDE, data[0] & 0x08);
input_report_key(dev, BTN_EXTRA, data[0] & 0x10);
input_report_rel(dev, REL_X, data[1]);
input_report_rel(dev, REL_Y, data[2]);
input_report_rel(dev, REL_WHEEL, data[3]);
input_sync(dev);
resubmit:
/* 继续提交 urb */
status = usb_submit_urb (urb, GFP_ATOMIC);
if (status)
dev_err(&mouse->usbdev->dev,
"can't resubmit intr, %s-%s/input0, status %d\n",
mouse->usbdev->bus->bus_name,
mouse->usbdev->devpath, status);
}


usb 接口传来的数据会保存在 usb 鼠标 data 指针成员指向的缓冲区中, 这里可以看出 usb 鼠标传输的每次数据基本是 4 个字节。


第 0 个字节的第 1 位表示右键,第 2 位表示左键,第 3 位表示中键,第 4 位表示边键,第 5 为表示外部键;而第 1 个字节表示相对 x 坐标的位移,第 2 个字节表示相对 y 坐标的位移,第 3 个字节表示相对滚轮的位移。


当输入设备上报完 usb 接口接收来的数据后,需要调用 input_sync 同步事件消息,并调用 usb_submit_urb 提交 urb,使其继续监视处理 usb 鼠标设备传递的新数据。

10. 6 本章小结


一不小心,这章就写了将近 30 页的内容。花了可 webee 不少时间,如果你不好好学习这章内容的话,就应该要有文章有愧于马伊琍那种愧疚感,有木有?


好了,别闹了。来,总结一下本章学习了什么内容呢?回忆一下,本章首先介绍了什么是 USB 总线,接着大概对 USB 各种小知识科普了一下。然后还详细讲解了如何移植 ochi-s5p 驱动到 webee210 开发板,对移植的工作进行了各种测试。完了之后,还大致的讲解了 USB 核心怎么管理 USB 设备,工作流程是怎样的。最后,以 USB 鼠标驱动为例讲解了 USB 设备驱动实例。几乎全面讲解了 USB CORE、 USB HOST、 USB DEVICE DRIVER 三层知识。


看起来,好像讲解了很多东西。实际上,由于篇幅问题, webee 木有对 USB协议进行更深入的讨论了。 想对 USB 更深入了解的读者,建议去品读《Linux那些事儿之我是 USB》,当然,也欢迎跟 webee 探讨探讨。




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