USB设备驱动

1.LINUX USB架构

 

USB通信都是由host端发起的。USB设备驱动程序分配并初始化一个URB发给USB Core,USB Core改一改，发给USB主机控制器驱动，USB主机控制器驱动把它解析成包，在总线上进行传送。USB Core是由内核实现的，其实也就是把host control driver里的功能更集中的向上抽象了一层，它是用来对最上层的USB设备驱动屏蔽掉host control的不同。

 

2.在内核中的位置

USB驱动程序存在于不同的内核子系统和USB硬件控制器之中。USB核心为USB驱动程序提供了一个用于访问和控制USB硬件的接口。而不必考虑系统当前存在的各种不同类型的USB硬件控制器。

 

3.USB设备的构成，包括配置，接口和端点

上图描述了linux USB设备的结构层次。每一个interface代表一个功能，对应有一个驱动程序。

 

4.USB设备驱动描述

在linux内核中，使用structusb_driver结构描述一个USB驱动。

struct usb_driver {

    const char *name;       /* 驱动程序名 */

 

    /* 当USB核心发现了该驱动能够处理的USB接口时，调用该函数 */

    int (*probe) (structusb_interface *intf,      

              const struct usb_device_id *id);

 

    /* 当相应的USB接口被移除时，调用该函数*/

    void (*disconnect)(struct usb_interface *intf);

 

    /* USB驱动能处理的设备列表 */

    const structusb_device_id *id_table;

    ……

};

USB设备的枚举过程和我们通常看到设备稍有不同，比如I2C设备，我们需要在板文件中去注册I2C设备的信息(比如设备名和一些硬件配置信息)，而USB总线会自动去枚举USB设备，只要能与id_table匹配，就能枚举成功，然后加载相应的驱动程序。

 

5.USB设备描述

Linux内核使用struct usb_device来描述一个USB设备

struct usb_device {

    int     devnum;     /*USB设备号*/

    char        devpath[16];  /* 设备ID字符串 */

    enum usb_device_state   state;  /* 设备状态：未连接，已配置*/

    enum usb_device_speed   speed; /* 高速，全速，低速*/

 

    struct usb_device*parent;

    struct usb_bus *bus;

    structusb_host_endpoint ep0;

 

    struct device dev;

 

    structusb_device_descriptor descriptor;  /* USB设备描述符，根据USB协议来定义的*/

    struct usb_host_config*config;

 

    struct usb_host_config*actconfig;

    structusb_host_endpoint *ep_in[16];

    structusb_host_endpoint *ep_out[16];

 

    /* static strings fromthe device */

    char *product;      /* 产品号 */

    char *manufacturer; /* 生产商 */

    char *serial;   /* 设备串号 */

};

 

6.USB描述符

在linux 内核中定义一下几种描述符结构体，都是严格按照USB协议来定义：

设备描述符：关于设备的通用信息，如生产商ID，产品ID等；

配置描述符：此配置中的接口数，支持的挂起和恢复能力以及功率要求；

接口描述符：接口类，子类和适用的协议，接口备用配置的数码和端点数目；

端点描述符：端点地址，方向和类型，支持的最大包大小，如果是中断类型的端点则还包括轮询频率。

字符串描述符：在其他描述符中会为某些字段提供字符串索引，他们可悲用来检索描述性字符串。

 

7.URB

    USB请求块(USBrequest block，URB)是USB设备驱动中用来描述与USB设备通信所用的基本载体和核心数据结构，非常类似于网络设备驱动中的sk_buff结构体。

 

1. USB设备驱动程序创建并初始化一个访问特定USB设备特定端点的URB，并提交给USB core；

2. USB core提交该URB到USB主控制器驱动程序；

3. USB主控制器驱动程序根据该URB描述的信息，来访问USB设备；

4. 当设备访问结束后，USB主控制驱动程序通知USB设备驱动程序。