Linux设备驱动入门----USB设备驱动
/**************************************** * USB主机与设备驱动 * 主机侧：由底到高：USB主机控制器硬件--> * USB主机控制器驱动--> USB核心层 --> USB * 设备驱动层 * 设备侧：UDC驱动程序、Gadget API和Gadget * 驱动程序 * 逻辑组织：设备(1) <--> 配置(n) * 配置(1) <--> 接口(n) * 端点(0/n) <--> 接口(1) <--> 设置(n) * USB主机控制驱动：控制插入其中的USB设备 * USB设备驱动：控制USB设备如何与主机通信 * 标准描述符： * 设备描述符 usb_device_descriptor * 配置描述符 usb_config_descriptor * 接口描述符 usb_interface_descriptor * 端点描述符 usb_endpoint_descriptor * 字符串描述符 usb_string_descriptor * 几个重要的数据结构：hc_driver usb_hcd * ohci_hcd usb_driver urb(请求块) * urb的典型生命周期： * (1) 被一个USB设备驱动创建 * (2) 初始化，被安排给一个特定USB设备的特定端点 * (3) 被USB设备驱动提交给USB核心 * (4) 提交与USB核心指定的USB主机控制器驱动 * (5) 被USB主机控制器处理，进行一次到USB设备的传送 * (6) 当urb完成，USB主机控制器驱动通知USB设备驱动 * * probe() 和 disconnect() 这两个函数比较重要 * ********************************************//* * USB 设备驱动实例：USB串口驱动(部分) * *//* Driver structure we register with the USB core */static struct usb_driver usb_serial_driver = {.name = "usbserial",.probe = usb_serial_probe,.disconnect = usb_serial_disconnect,.suspend = usb_serial_suspend,.resume = usb_serial_resume,.no_dynamic_id = 1,}/* USB串口设备驱动的模块加载函数 */static int __init usb_serial_init(void){int i;int result;/* 分配tty_driver */usb_serial_tty_driver = alloc_tty_driver(SERIAL_TTY_MINORS);if(usb_serial_tty_driver){return -ENOMEM;}/* 初始化全局变量 */for(i = 0; i < SERIAL_TTY_MINORS; ++i)serial_table[i] = NULL;/* 注册总线 */result = bus_register(&usb_serial_bus_type);if(result){printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - registering bus driver failed\n", __func__);goto exit_bus;}/* 初始化tty_driver */usb_serial_tty_driver->owner = THIS_MODULE;usb_serial_tty_driver->driver_name = "usbserial";usb_serial_tty_driver->name = "ttyUSB";usb_serial_tty_driver->major = SERIAL_TTY_MAJOR;usb_serial_tty_driver->minor_start = 0;usb_serial_tty_driver->type = TTY_DRIVER_TYPE_SERIAL;usb_serial_tty_driver->subtype = SERIAL_TYPE_NORMAL;usb_serial_tty_driver->flags = TTY_DRIVER_REAL_RAW | TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV;usb_serial_tty_driver->init_termios = tty_std_termios;usb_serial_tty_driver->init_termios.c_cflag = B9600 | CS8 | CREAD | HUPCL | CLOCAL;usb_serial_tty_driver->init_termios.c_ispeed = 9600;usb_serial_tty_driver->init_termios.c_ospeed = 9600;tty_set_operations(usb_serial_tty_driver, &serial_ops);/* 注册tty_driver */result = tty_register_driver(usb_serial_tty_driver);if (result) {printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - tty_register_driver failed\n", __func__);goto exit_reg_driver;}/* 注册USB驱动 */result = usb_register(&usb_serial_driver);if (result < 0) {printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - usb_register failed\n", __func__);goto exit_tty;}/* register the generic driver, if we should */result = usb_serial_generic_register(debug);if (result < 0) {printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - registering generic " "driver failed\n", __func__);goto exit_generic;}printk(KERN_INFO KBUILD_MODNAME ": " DRIVER_DESC "\n");return result;exit_generic:usb_deregister(&usb_serial_driver);exit_tty:tty_unregister_driver(usb_serial_tty_driver);exit_reg_driver:bus_unregister(&usb_serial_bus_type);exit_bus:printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - returning with error %d\n", __func__, result);put_tty_driver(usb_serial_tty_driver);return result;}static void __exit usb_serial_exit(void){usb_serial_console_exit();usb_serial_generic_deregister();usb_deregister(&usb_serial_driver); //注销usb_drivertty_unregister_driver(usb_serial_tty_driver); // 注销tty_driverput_tty_driver(usb_serial_tty_driver); // 减少引用计数bus_unregister(&usb_serial_bus_type); // 注销bus}/* * 在usb_driver的探测成员函数usb_serial_probe()中，将初始化USB端点 * 等信息，并通过usb_set_intfdata()设置接口私有数据，它也将初始化urb。 * */static const struct tty_operations serial_ops = {.open =serial_open,.close =serial_close,.write =serial_write,.hangup = serial_hangup,.write_room =serial_write_room,.ioctl =serial_ioctl,.set_termios =serial_set_termios,.throttle =serial_throttle,.unthrottle =serial_unthrottle,.break_ctl =serial_break,.chars_in_buffer =serial_chars_in_buffer,.tiocmget =serial_tiocmget,.tiocmset =serial_tiocmset,.get_icount = serial_get_icount,.cleanup = serial_cleanup,.install = serial_install,.proc_fops =&serial_proc_fops,};////////////////////////////////////////////* * USB 设备驱动实例：USB键盘驱动(部分) * 主要包含两部分： * usb_driver的成员函数 * 输入设备的打开、关闭、中断处理等函数 * *//////////////////////////////////////////////* * 在USB键盘设备驱动的模块加载和卸载函数中 * ，将分别注册和注销对于USB键盘的usb_driver * 结构体usb_kbd_driver */static int __init usb_kbd_init(void){int result = usb_register(&usb_kbd_driver); //注册USB设备驱动if (result == 0)printk(KERN_INFO KBUILD_MODNAME ": " DRIVER_VERSION ":"DRIVER_DESC "\n");return result;}static void __exit usb_kbd_exit(void){usb_deregister(&usb_kbd_driver);}static struct usb_driver usb_kbd_driver = {.name ="usbkbd",.probe =usb_kbd_probe,.disconnect =usb_kbd_disconnect,.id_table =usb_kbd_id_table,};// 支持的设备列表static struct usb_device_id usb_kbd_id_table [] = {{ USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,USB_INTERFACE_PROTOCOL_KEYBOARD) },{ }/* Terminating entry */};MODULE_DEVICE_TABLE (usb, usb_kbd_id_table);/* * 在usb_driver的探测函数中，将进行input设备的初始化和注册。 * usb键盘要使用的中断urb和控制urb的初始化，并设置接口的私有数据。 */static int usb_kbd_probe(struct usb_interface *iface, const struct usb_device_id *id){...}/* 设置接口私有数据为NULL、终止已提交的urb并注销输入设备。*/static void usb_kbd_disconnect(struct usb_interface *intf){...}/* * 键盘中断处理函数中，也就是urb的完成函数中，将会通过input_report_key() * 报告按键事件，通过input_sync()报告同步事件，并发起一次新的控制urb传输。 */static void usb_kbd_irq(struct urb *urb){struct usb_kbd *kbd = urb->context;int i;switch (urb->status) {case 0:/* success */break;case -ECONNRESET:/* unlink */case -ENOENT:case -ESHUTDOWN:return;/* -EPIPE: should clear the halt */default:/* error */goto resubmit;}for (i = 0; i < 8; i++){input_report_key(kbd->dev, usb_kbd_keycode[i + 224], (kbd->new[0] >> i) & 1);}for (i = 2; i < 8; i++) {if (kbd->old[i] > 3 && memscan(kbd->new + 2, kbd->old[i], 6) == kbd->new + 8) {if (usb_kbd_keycode[kbd->old[i]]){input_report_key(kbd->dev, usb_kbd_keycode[kbd->old[i]], 0);}else{dev_info(&urb->dev->dev,"Unknown key (scancode %#x) released.\n", kbd->old[i]);}}if (kbd->new[i] > 3 && memscan(kbd->old + 2, kbd->new[i], 6) == kbd->old + 8) {if (usb_kbd_keycode[kbd->new[i]])input_report_key(kbd->dev, usb_kbd_keycode[kbd->new[i]], 1);elsedev_info(&urb->dev->dev,"Unknown key (scancode %#x) released.\n", kbd->new[i]);}}input_sync(kbd->dev);memcpy(kbd->old, kbd->new, 8);resubmit:i = usb_submit_urb (urb, GFP_ATOMIC);if (i){err_hid ("can't resubmit intr, %s-%s/input0, status %d",kbd->usbdev->bus->bus_name,kbd->usbdev->devpath, i);}}小结：
这个只能了解usb设备驱动的大概，要真正深刻理解USB驱动，需要对USB源码进行分析和对相关协议的理解。这里稍微总结一下：
USB驱动分为USB主机驱动和USB设备驱动，如果系统的USB主机控制器符合OHCI等标准，这主机驱动的绝大部分工作都可以沿用通用的代码。
对于一个USB设备而言，它至少具备两重身份：首先它是“USB”的，其次它是“自己”的。USB设备是“USB”的，指它挂接在USB总线上，其必须完成usb_driver的初始化和注册；USB设备是“自己”的，意味着本身可能是一个字符设备、tty设备、网路设备等，因此，USB设备驱动中必须实现符合相应框架的代码。
USB设备驱动的自身设备驱动部分的读写等操作流程有其特殊性，即以URB来贯穿始终，一个USB的生命周期通常包含创建、初始化、提交，和被USB核心及USB主机传递及完成后回调函数被调用的过程，当然，在URB被驱动提交后，也可以被取消。此外，简单的控制及批量消息传递可以用同步的usb_bulk_msg()、usb_control_msg()函数完成。