linux HID驱动分析

 

最近研究蓝牙的键盘鼠标，所以粗略看了一下Linux的HID框架。

HID 总线

HID的总线在hid-core.c的hid-init中初始化：

bus_register(&hid_bus_type);

hid_bus_type的定义：

static struct bus_type hid_bus_type = {

       .name            = "hid",

       .match           = hid_bus_match,

       .probe           = hid_device_probe,

       .remove  = hid_device_remove,

       .uevent          = hid_uevent,

};

一般来说，HID驱动很少定义自己的probe函数，所以HID设备的匹配基本都是由总线probe和match函数完成。

HID的匹配

hid_bus_match用于检查设备和驱动的VID、PID是否匹配，代码如下：

static int hid_bus_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)

       struct hid_driver *hdrv = container_of(drv, struct hid_driver, driver);

       struct hid_device *hdev = container_of(dev, struct hid_device, dev);

       // 匹配hdev和hdrv的vendorID和productID

if (!hid_match_device(hdev, hdrv))

              return 0;

       // 如果是generic-开头的驱动，那么只要不在黑名单中即可匹配

       if (!strncmp(hdrv->name, "generic-", 8))

              return !hid_match_id(hdev, hid_blacklist);

       return 1;

匹配了PID、VID之后，就进入到hid_device_probe函数：

static int hid_device_probe(struct device *dev)

       struct hid_driver *hdrv = container_of(dev->driver, struct hid_driver, driver);

       struct hid_device *hdev = container_of(dev, struct hid_device, dev);

       const struct hid_device_id *id;

       int ret = 0;

       if (!hdev->driver) {

              // 再匹配一次，这里似乎与前面的hid_bus_match有些重复

id = hid_match_device(hdev, hdrv);

              if (id == NULL)

                     return -ENODEV;

              hdev->driver = hdrv;

              if (hdrv->probe) { // 若驱动定义了自己的probe函数则调用该probe，但一般HID驱动不会定义

                     ret = hdrv->probe(hdev, id);

              } else { // 默认的probe过程

                     ret = hid_parse(hdev);

                     if (!ret)

                            ret = hid_hw_start(hdev, HID_CONNECT_DEFAULT);

              }

              if (ret)

                     hdev->driver = NULL;

       }

       return ret;

hid_parse函数的作用是解析HID描述符，具体实现由hid_device->ll_driver->parse函数完成。关于HID描述符的文档可在www.usb.org下载。

static inline int __must_check hid_parse(struct hid_device *hdev)

       ret = hdev->ll_driver->parse(hdev);

由于HID描述符的解析是通用操作，所以HID框架中实现了一个解析函数hid_parse_report。一般来说，hdev->ll_driver->parse函数中只要调用hid_parse_report即可。

hid_parse_report比较复杂，其功能是解析HID描述符，然后把解析出的结果放在hid_device->report_enum[type]-> report_list中。每个解析出的HID结构由一个hid_report描述。report_enum中的type可以是HID_INPUT_REPORT、HID_OUTPUT_REPORT或者HID_FEATURE_REPORT。

parse之后，probe函数又会调用hid_hw_start启动HID设备：

       hid_hw_start(hdev, HID_CONNECT_DEFAULT);

注意这里的HID_CONNECT_DEFAULT被定义为：

#define HID_CONNECT_DEFAULT       (HID_CONNECT_HIDINPUT|HID_CONNECT_HIDRAW| \

              HID_CONNECT_HIDDEV|HID_CONNECT_FF)

在hid_hw_start中，首先会调用hdev->ll_driver->start启动设备，然后是hid_connect将设备与HID框架关联起来。

hdev->ll_driver->start函数由hid的具体设备提供，由该设备所属的总线提供，用于底层的初始化，这里暂不讨论。

hid_connect会将hid_dev与具体驱动关联起来。

int hid_connect(struct hid_device *hdev, unsigned int connect_mask)

       if (hdev->quirks & HID_QUIRK_HIDDEV_FORCE)  // 一般不会到这里

              connect_mask |= (HID_CONNECT_HIDDEV_FORCE | HID_CONNECT_HIDDEV);

       if (hdev->bus != BUS_USB) // 如果不是USB总线，那么去掉HID_CONNECT_HIDDEV标记

              connect_mask &= ~HID_CONNECT_HIDDEV;

       if (hid_hiddev(hdev))  // 匹配某些特定vendorID和productID

              connect_mask |= HID_CONNECT_HIDDEV_FORCE;

 

       if ((connect_mask & HID_CONNECT_HIDINPUT) && !hidinput_connect(hdev,

                            connect_mask & HID_CONNECT_HIDINPUT_FORCE))

              hdev->claimed |= HID_CLAIMED_INPUT;

       if ((connect_mask & HID_CONNECT_HIDDEV) && hdev->hiddev_connect &&

                     !hdev->hiddev_connect(hdev,

                            connect_mask & HID_CONNECT_HIDDEV_FORCE))

              hdev->claimed |= HID_CLAIMED_HIDDEV;

       if ((connect_mask & HID_CONNECT_HIDRAW) && !hidraw_connect(hdev))

              hdev->claimed |= HID_CLAIMED_HIDRAW;

 

由此可见，hid_connect共支持3种设备，首先是input设备，调用hidinput_connect登记；其次是hid_dev设备，调用hdev->hiddev_connect登记；最后是raw设备，调用hidraw_connect登记。

HID input

HID中最常用的是input设备，使用hidinput_connect登记到系统。hidinput_connect的主要作用是对hiddev中的每一个report，都建立一个input_dev设备，并登记到input框架中。

int hidinput_connect(struct hid_device *hid, unsigned int force)

       // 对每一个report，建立一个input设备

for (k = HID_INPUT_REPORT; k <= max_report_type; k++)

              list_for_each_entry(report, &hid->report_enum[k].report_list, list) {

                     if (!hidinput) {

                            hidinput = kzalloc(sizeof(*hidinput), GFP_KERNEL);

                            input_dev = input_allocate_device();

                            。。。

                            input_set_drvdata(input_dev, hid);

                            input_dev->event = hid->ll_driver->hidinput_input_event;

                            input_dev->open = hidinput_open;

                            input_dev->close = hidinput_close;

                            input_dev->setkeycode = hidinput_setkeycode;

                            input_dev->getkeycode = hidinput_getkeycode;

                            input_dev->name = hid->name;

                            input_dev->phys = hid->phys;

                            input_dev->uniq = hid->uniq;

                            input_dev->id.bustype = hid->bus;

                            input_dev->id.vendor  = hid->vendor;

                            input_dev->id.product = hid->product;

                            input_dev->id.version = hid->version;

                            input_dev->dev.parent = hid->dev.parent;

                            hidinput->input = input_dev;

                            list_add_tail(&hidinput->list, &hid->inputs);

                     }

                     for (i = 0; i < report->maxfield; i++)

                            for (j = 0; j < report->field[i]->maxusage; j++)

                                   hidinput_configure_usage(hidinput, report->field[i],

                                                         report->field[i]->usage + j);

              }

HID dev

HID dev设备目前仅在USB总线中用到，其用于登记的hiddev_connect函数指针目前仅有一个实例hiddev_connect，在usbhid_probe函数中被赋值。

hid->hiddev_connect = hiddev_connect;

HID raw dev

hidraw.c中定义了一个class hidraw，并创建设备设备驱动

alloc_chrdev_region(&dev_id, HIDRAW_FIRST_MINOR, HIDRAW_MAX_DEVICES, "hidraw");

cdev_init(&hidraw_cdev, &hidraw_ops);

hidraw_ops中定义了一个基本的字符设备驱动

static const struct file_operations hidraw_ops = {

       .owner =        THIS_MODULE,

       .read =         hidraw_read,

       .write =        hidraw_write,

       .poll =         hidraw_poll,

       .open =         hidraw_open,

       .release =      hidraw_release,

       .unlocked_ioctl = hidraw_ioctl,

};

由于是raw设备，所以这个驱动中不会解析任何数据，只是简单的将应用层数据传给下层设备，以及将设备产生的数据传给应用层。具体实现可查看代码。

数据的传输

HID中数据的传输有两部分，一部分是从应用层到设备，另一部分是从设备到应用层。

对于HID input设备，从设备到应用层走的是标准的input框架，底层设备通过hid_input_report函数将收到的数据送入HID框架，由HID框架解析并最终调用input_report_key之类的函数将数据上传。

从应用层到设备也由input框架完成：

hidinput_connect

input_dev->event = hid->ll_driver->hidinput_input_event;