Linux USB 驅(qū)動(dòng)

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1、LinuxUSB驅(qū)動(dòng)框架分析初次接觸和OS相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)編寫，感覺還挺有意思的，為了不至于忘掉看過的東西，筆記跟總結(jié)當(dāng)然不可缺，更何況我決定為嵌入式賣命了。好，言歸正傳，我說一說這段時(shí)間的收獲，跟大家分享一下Linux的驅(qū)動(dòng)研發(fā)。但這次只先針對Linux的USB子系統(tǒng)作分析，因?yàn)橹芪逖杏懤习宕哓?。?dāng)然，還會(huì)順帶提一下其他的驅(qū)動(dòng)程式寫法。事實(shí)上，Linux的設(shè)備驅(qū)動(dòng)都遵循一個(gè)慣例??表征驅(qū)動(dòng)程式（用driver更貼切一些，應(yīng)該稱為驅(qū)動(dòng)器比較好吧）的結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體里面應(yīng)該包含了驅(qū)動(dòng)程式所需要的所有資源。用術(shù)語來說，就是這個(gè)驅(qū)動(dòng)器對象所擁有的屬性及成員。由于Linux的內(nèi)核用c來

2、編寫，所以我們也按照這種結(jié)構(gòu)化的思想來分析代碼，但我還是希望從OO的角度來闡述這些細(xì)節(jié)。這個(gè)結(jié)構(gòu)體的名字有驅(qū)動(dòng)研發(fā)人員決定，比如說，鼠標(biāo)可能有一個(gè)叫做mouse_dev的struct，鍵盤可能由一個(gè)keyboard_dev的struct（devfordevice，我們做的只是設(shè)備驅(qū)動(dòng)）。而這次我們來分析一下Linux內(nèi)核源碼中的一個(gè)usb-skeleton（就是usb驅(qū)動(dòng)的骨架咯），自然，他定義的設(shè)備結(jié)構(gòu)體就叫做usb-skel：structusb_skel{structusb_device*udev;/*theusbdeviceforthisdevice*/structu

3、sb_interface*interface;/*theinterfaceforthisdevice*/structsemaphorelimit_sem;/*limitingthenumberofwritesinprogress*/unsignedchar*bulk_in_buffer;/*thebuffertoreceivedata*/size_tbulk_in_size;/*thesizeofthereceivebuffer*/__u8bulk_in_endpointAddr;/*theaddressofthebulkinendpoint*/__u8bulk_out_e

4、ndpointAddr;/*theaddressofthebulkoutendpoint*/structkrefkref;};這里我們得補(bǔ)充說明一下一些USB的協(xié)議規(guī)范細(xì)節(jié)。USB能夠自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備，并調(diào)用相應(yīng)得驅(qū)動(dòng)程式處理設(shè)備，所以其規(guī)范實(shí)際上是相當(dāng)復(fù)雜的，幸好，我們不必理會(huì)大部分細(xì)節(jié)問題，因?yàn)長inux已提供相應(yīng)的解決方案。就我目前的理解來說，USB的驅(qū)動(dòng)分為兩塊，一塊是USB的bus驅(qū)動(dòng)，這個(gè)東西，Linux內(nèi)核已做好了，我們能不管，但我們至少要了解他的功能。形象得說，USB的bus驅(qū)動(dòng)相當(dāng)于鋪出一條路來，讓所有的信息都能通過這條USB通道到達(dá)該到的地方，這部分工作由u

5、sb_core來完成。當(dāng)USB設(shè)備接到USB控制器接口時(shí)，usb_core就檢測該設(shè)備的一些信息，例如生產(chǎn)廠商ID和產(chǎn)品的ID，或是設(shè)備所屬的class、subclass跟protocol，以便確定應(yīng)該調(diào)用哪一個(gè)驅(qū)動(dòng)處理該設(shè)備。里面復(fù)雜細(xì)節(jié)我們不用管，我們要做的是另一塊工作??usb的設(shè)備驅(qū)動(dòng)。也就是說，我們就等著usb_core告訴我們要工作了，我們才工作。從研發(fā)人員的角度看，每一個(gè)usb設(shè)備有若干個(gè)設(shè)置(configuration)組成，每個(gè)設(shè)置又能有多個(gè)接口(interface)，每個(gè)接口又有多個(gè)設(shè)置(setting圖中沒有給出)，而接口本身可能沒有端點(diǎn)或多個(gè)端點(diǎn)（e

6、ndpoint）。USB的數(shù)據(jù)交換通過端點(diǎn)來進(jìn)行，主機(jī)和各個(gè)端點(diǎn)之間建立起單向的管道來傳輸數(shù)據(jù)。而這些接口能分為四類：控制（control）用于設(shè)置設(shè)備、獲取設(shè)備信息、發(fā)送命令或獲取設(shè)備的狀態(tài)報(bào)告中斷（interrupt）當(dāng)USB宿主需求設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，中斷端點(diǎn)會(huì)以一個(gè)固定的速率傳送少量數(shù)據(jù)，還用于發(fā)送數(shù)據(jù)到USB設(shè)備以控制設(shè)備，一般不用于傳送大量數(shù)據(jù)。批量（bulk）用于大量數(shù)據(jù)的可靠傳輸，如果總線上的空間不足以發(fā)送整個(gè)批量包，他會(huì)被分割成多個(gè)包傳輸。等時(shí)（isochronous）大量數(shù)據(jù)的不可靠傳輸，不確保數(shù)據(jù)的到達(dá)，但確保恒定的數(shù)據(jù)流，多用于數(shù)據(jù)采集。Linux中用s

7、tructusb_host_endpoint來描述USB端點(diǎn)，每個(gè)usb_host_endpoint中包含一個(gè)structusb_endpoint_descriptor結(jié)構(gòu)體，當(dāng)中包含該端點(diǎn)的信息及設(shè)備自定義的各種信息，這些信息包括：bEndpointAddress（bforbyte）8位端點(diǎn)地址，其地址還隱藏了端點(diǎn)方向的信息（之前說過，端點(diǎn)是單向的），能用掩碼USB_DIR_OUT和USB_DIR_IN來確定。bmAttributes端點(diǎn)的類型，結(jié)合USB_ENDPOINT_XFERTYPE_MASK能確定端點(diǎn)是