USB设备驱动
1、USB设备
类型：
| UHCI | 低速/全速 |
| OHCI | 低速/全速 |
| EHCI | 高速(480Mbps) |
设备插入识别：
在USB设备内部有四根线与主机端相连，分别是：VCC、GND、D+、D-在USB端D+或者D-端会接有一个上拉电阻，阻值大概在1.5K左右
在主机端的D+与D-会接有下拉电阻，阻值在15K左右
因此在USB设备接入主机之后，由于上拉电阻的作用会导致主机端的D+或者D-电平拉高，此时在主机端会产生一个中断，主机以此识别USB设备的插入
设备类型识别：
在USB会有一个或者多个设备描述符，在描述符里面会有一个或者多个逻辑设备，在逻辑设备里面会有一个或者多个端点逻辑设备：比如声卡可以分为录音和播放；比如网卡可以有多个虚拟网卡设备
在USB接入主机之后，主机默认其为0号编号，然后通过编号0进行通信
数据传输：
USB设备的数据传输都是由主机主动发出请求，USB设备没有通知主机进行数据传输的能力。主机查询端点（endpoint）：USB设备的通信是通过端点进行的，除了端点0之外每个端点只有读或者写的能力。端点类似于TCP/IP协议的端口号。
中断传输并不是真的中断，而是主机不断的进行查询
| 中断传输 | 鼠标 |
| 批量传输 | U盘 |
| 实时传输 | USB摄像头 |
| 控制传输 | USB设备的识别过程 |
2、USB驱动程序
USB驱动程序是总线型的驱动总线驱动程序作用： 识别USB设备；安装设备驱动程序；提供USB读写函数
框架：APP->设备驱动程序->总线驱动程序->设备(由上到下)
设备的识别：
usb 1-1: new low speed USB device using s3c2410-ohci and address 5
usb 1-1: configuration #1 chosen from 1 choice
设备驱动程序的安装（注册为输入子系统设备）：
input: PixArt Lenovo USB Optical Mouse as /class/input/input1
input: USB HID v1.11 Mouse [PixArt Lenovo USB Optical Mouse] on usb-s3c24xx-1
3、USB驱动编写
构建usb_driver结构体（类似于platform_driver结构体/平台总线设备驱动）
static struct usb_driver usb2key_driver = {
.name = "usb2key", //名字
.probe = usb2key_probe, //成功匹配时执行
.disconnect = usb2key_disconnect, //移除的时候执行，对应平台总线的.remove
.id_table = usb2key_id_table, //设备标识，能支持哪些设备
};
构建模块装载卸载入口函数
static int usb2key_init(void)
{
usb_register(&usb2key_driver);
return 0;
}
static void usb2key_exit(void)
{
usb_deregister(&usb2key_driver);
}
module_init(usb2key_init);
module_exit(usb2key_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
构建probe与disconnect函数，还有id_table
static int usb2key_probe(struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id)
{
struct usb_host_interface *interface;
struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;
int pipe, maxp;
int error = -ENOMEM;
/* 通过逻辑设备接口结构体获得usb_device的地址 */
usb_dev = interface_to_usbdev(intf);
/* 最近活动的备选设置 */
interface = intf->cur_altsetting;
/* 只有一个端点 */
if (interface->desc.bNumEndpoints != 1)
return -ENODEV;
/* 获取除了端点0之外的第一个端点描述符，USB鼠标没有输出端点，只有输入端点(相对于主机来说) */
endpoint = &interface->endpoint[0].desc;
if (!usb_endpoint_is_int_in(endpoint)) //中断类型端点、输入端点
return -ENODEV;
/* 端点地址以及最大传输包 */
pipe = usb_rcvintpipe(usb_dev, endpoint->bEndpointAddress);
maxp = usb_maxpacket(usb_dev, pipe, usb_pipeout(pipe));
/* USB设备传输数据存放地址(虚拟地址) */
usb_data = usb_buffer_alloc(usb_dev, 8, GFP_ATOMIC, &usb_dma);
/* USB request block：USB请求块，0表示不需要私有空间，后者表示是内核空间 */
usb2key_irq = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL);
usb2key_dev->name = "usb2key";
usb_to_input_id(usb_dev, &usb2key_dev->id); //输入id_table
usb2key_dev->dev.parent = &intf->dev;
/* 填充urb结构体：usb2key_irq-要填充的urb；pipe-端点地址；
*(maxp > 8 ? 8 : maxp)-数据长度；usb2key_mouse_irq-中断处理函数；
*endpoint->bInterval-查询时间间隔
*/
usb_fill_int_urb(usb2key_irq, usb_dev, pipe, usb_data, (maxp > 8 ? 8 : maxp), usb2key_mouse_irq, NULL, endpoint->bInterval);
usb2key_irq->transfer_dma = usb_dma; //传输数据的物理地址
usb2key_irq->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP; //物理地址在传输时有效
usb_submit_urb(usb2key_irq, GFP_KERNEL); //提交urb到内核
return 0;
}
void usb2key_disconnect(struct usb_interface *intf)
{
input_unregister_device(usb2key_dev);
usb_kill_urb(usb2key_irq);
usb_free_urb(usb2key_irq);
input_free_device(usb2key_dev);
usb_buffer_free(usb_dev, 8, &usb_data, usb_dma);
}
/* 标识支持HID类(Human Interface Device)，BOOT子类， MOUSE协议*/
static struct usb_device_id usb2key_id_table[] = {
{ USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,
USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE)},
{ } /* 结束输入 */
};
构建中断处理函数(有数据的时候会产生中断)
static void usb2key_mouse_irq(struct urb *urb)
{
int i;
/* 打印接收到的数据 */
for(i = 0; i < 8; i++)
{
printk("%02x\t", usb_data[i]);
}
/* 重新提交urb */
error = usb_submit_urb(usb2key_irq, GFP_ATOMIC);
}
| 0002 0008 ffff ffff 0000 0000 0000 0000 |
鼠标下滚 |
| 0002 0008 0001 0000 0000 0000 0000 0000 |
上滚 |
| 0001 0110 0001 0000 0000 0000 0000 0000 |
左键按下 |
| 0001 0110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 |
左键松开 |
4、模块分析
设备的识别：
usb 1-1: new low speed USB device using s3c2410-ohci and address 5usb 1-1: configuration #1 chosen from 1 choice
在hub.c里面： usb_hub_init(void) usb_register(&hub_driver) //注册hub_driver结构体 kthread_run(hub_thread, NULL, "khubd"); //线程运行 hub_thread(void *__unused) hub_events(); hub_port_connect_change(hub, i, portstatus, portchange); udev = usb_alloc_dev(hdev, hdev->bus, port1); hub_port_init(hub, udev, port1, i); //打印 //usb 1-1: new low speed USB device using s3c2410-ohci and address 5 //usb 1-1: configuration #1 chosen from 1 choice usb_new_device(udev); usb_control_msg //询问设备 MKDEV(USB_DEVICE_MAJOR, (((udev->bus->busnum-1) * 128) + (udev->devnum-1))); //创建节点 device_add(&udev->dev); //添加设备，此时会由usb_bus_type的match函数查找到上面建立的driver进行匹配连接，并且传入设备描述 wait_event_interruptible(khubd_wait, !list_empty(&hub_event_list) || kthread_should_stop()); //等待中断，阻塞 hub_probe(struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id) hub_configure(hub, endpoint) usb_fill_int_urb(hub->urb, hdev, pipe, *hub->buffer, maxp, hub_irq, hub, endpoint->bInterval); //构建出hub_irq hub_irq(struct urb *urb) kick_khubd(hub); wake_up(&khubd_wait); //唤醒中断
USB驱动注册
usb_register(&usb2key_driver); new_driver->drvwrap.driver.bus = &usb_bus_type; //总线类型 new_driver->drvwrap.driver.probe = usb_probe_interface; //驱动的probe函数 new_driver->drvwrap.driver.remove = usb_unbind_interface; //驱动的remove函数 new_driver->drvwrap.driver.owner = owner; //THIS_MODULE driver_register(&new_driver->drvwrap.driver); //注册driver结构体，把此结构体挂入总线的链表里面，并且总线的match函数被调用
调用到usb设备驱动
Usb device connect! usb2key_probe(struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id) usb_fill_int_urb(usb2key_irq, usb_dev, pipe, usb_data, (maxp > 8 ? 8 : maxp), usb2key_mouse_irq, NULL, endpoint->bInterval); static void usb2key_mouse_irq(struct urb *urb) //等待数据传输
整体过程为：
1、由 usb_hub_init(void)函数创建 hub_driver(hub_driver里面包含有 hub_probe,hub_disconnect等函数);运行 hub_thread线程,线程里面查询 hub_event事件，没有就休眠;2、在注册 hub_driver之后，由于系统里面会有对应的设备，调用hub设备总线的match函数之后就会找到相应的设备，然后调用到 hub_probe函数
3、 hub_thread线程先查询事件，如果没有退出，然后在 wait_event_interrupt处阻塞，等待被唤醒
4、在 hub_probe里面调用 hub_configure,在 hub_configure里面填充hub的urb结构体，并且构建 hub_irp函数，定时查询
5、当有USB设备插入的时候会中断数据产生，这个是硬件层面的，然后调用到 hub_irq，此时调用到 kick_khubd里面的 wake_up对上面的阻塞进行唤醒，同时重新提交hub的urb，等待新设备插入
6、执行 hub_event，调用 hub_port_connect_change里面的usb设备构建函数进行新插入设备对应的设备结构体构建，然后添加新设备
7、设备添加之后就会调用到前面的 usb_driver中的probe函数，完成usb的urb的构建
8、 usb_irq的中断查询函数等待数据传输的到来
5、整体介绍
两个总线设备驱动hub总线：负责识别设备的插入并且注册添加相应的设备结构体，hub设备已经存在于主机上
usb总线：负责进行USB设备数据的处理，USB的设备结构体是在USB设备插入之后由hub总线的驱动获取USB设备信息之后才构建好的
usb总线的设备分支由hub总线的驱动构造
hub总线由编译器编译进内核，直接由内核构造