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USB鼠标驱动程序开发

电脑杂谈　发布时间：2020-08-14 18:20:09　来源：网络整理
ps2鼠标驱动源代码_鼠标ps2接口_雷蛇鼠标驱动未检测到鼠标
声明：本文章是看完韦东山老师的usb鼠标驱动视频所写的关于usb鼠标的驱动，因此如果有相关内容与其他网友相同，敬请原谅。同时我还是想说本文只是总结自己的学习所得，同时也将自己所学到的知识写下来，所以如果这篇文章对你有帮助，那是我的荣幸。
在介绍驱动程序前我想向大家介绍一下usb_bus_type（usb总线驱动类），内核中有不同的总线类型，不同的总线有不同的匹配方式，如我们前面所学的platform_bus_type是使用名字来匹配的，而这里要讲的usb_bus_type的匹配是通过id_table来匹配的，但是各种总线的匹配流程大致还是一样的。因为要想将设备和驱动通过总线连接起来就不可避免的用到了match函数。就像你要相亲你就要将你的要求都写出来，而女方也要将自己对另一半的要求写出来，然后你们双方都把各自的请求交给婚介所，而婚介所所做的事就是将你的要求与每一个女士的请求进行比较，注意这里就用到了比较（match），当他们发现有一个女士满足你的要求，而你也正好满足这个女士的要求时，他就会对你说“给你匹配到了合适的女士”，而同时他也会对那位女士说“给你匹配到了合适的男士”，然后就安排你们相亲了。而我们的总线——设备——驱动模型就类似这个相亲模型。其中你是设备，那些女士是驱动，而婚介所就是总线了。
有了上面的例子，我们结合这个例子分析一下这个匹配流程：

上面这幅图就将，usb_bus_type的框架大致描绘出来了，下面我们详细的说一下。如上图所示，总线模型的最主要部分就是位于上层的总线，总线中有一个match函数，他会将通过usb_new_device向上注册的usb_interface和通过usb_register向上注册的usb_driver中的id_table一一比较（这个过程就类似于你和那些女士分别向婚介所投递个人信息），当发现设备和驱动匹配时，他就会调用的driver中的probe函数（这就相当于当发现你与其中一位女士匹配时就会通知你们相亲）。很多朋友可能会问“两个人相亲他们匹配的可能是性格，三观，收入等等，而设备和驱动他们匹配的是什么那？”，我们说了，不同的总线类型匹配的标准不一样，但总要有个可以匹配的吧。是的，在usb总线类型中，我们匹配的是id_table，可能很会问可以讲的细点吗？就像你说的相亲的时候匹配三观，可三观太大了，可以细分一下吗？，这个是可以的我们打开id_table的代码就会发现有：
 
static struct usb_device_id usb_mouse_id_table [] = {
	{ USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,
		USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE) },
	{ }	/* Terminating entry */
};

#define USB_INTERFACE_INFO(cl,sc,pr) \
	.match_flags = USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_INFO, .bInterfaceClass = (cl), \
	.bInterfaceSubClass = (sc), .bInterfaceProtocol = (pr)

以上是详细的比较类型. 它们由三部分组成: 接口类，接口子类和接口协议. 但是您还可以添加其他条件，例如:
{USB_DEVICE(设备ID，产品ID)}，

通过这种方式，可以在原始基础上缩小范围.
具体代码描述为:
在hub.c的hub_port_connect_change函数中，有udev = usb_alloc_dev（hdev，hdev-> bus，port1）;而usb_alloc_dev将分配设备结构，该设备分配了什么？我们可以看一看，我们可以在usb_alloc_dev函数中看到以下代码:
dev->dev.bus = &usb_bus_type;

这行代码定义了usb_bus_type，所以让我们来看一下该总线中定义的内容:
struct bus_type usb_bus_type = {
	.name =		"usb",
	.match =	usb_device_match,     //非常重要的match函数
	.uevent =	usb_uevent,
	.suspend =	usb_suspend,
	.resume =	usb_resume,
};


我们可以从中看到一个匹配功能. 如前所述，尽管不同的总线可能具有不同的匹配数据，但是它们的一般过程是相同的. 接下来，我们输入usb_device_match函数:
static int usb_device_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
		intf = to_usb_interface(dev);
		usb_drv = to_usb_driver(drv);
		id = usb_match_id(intf, usb_drv->id_table);

通过上面的代码，我们可以知道它们与dev信息和id_table信息匹配.
基于以上理解，我们现在将编写一个简单的USB鼠标驱动程序. 我们的目标是在按下左键时报告按钮L，在按下右键时报告S，并在中间键ENTRR.
从以上目标中，我们可以看到我们需要使用输入子系统来报告击键. 从usb_bus_type中，我们知道usb的总线和设备部分已被写入，我们所能做的就是编写驱动程序. 接下来，我们开始编写驱动程序. 与其他驱动程序一样，我们仍然首先构建该驱动程序的框架，然后填写我们要执行的代码，而USB驱动的框架为:
1. 分配/设置usb_driver结构
2. 在入口函数中注册结构，然后在出口函数中取消结构
详细的代码是:
static struct usb_driver usb_mouse_drv = {        /* 分配设置usb_driver结构体 */
	.name		= "usbmouse",
	.probe		= usb_mouse_probe,
	.disconnect	= usb_mouse_disconnect,
	.id_table	= usb_mouse_id_table,       
};
int usb_drv_init(void)                            
{
	usb_register(&usb_mouse_drv);             /* 注册usb_driver结构体 */
	return 0;
}
void usb_drv_exit(void)                           
{
	usb_deregister(&usb_mouse_drv);/* 注销usb_driver结构体 */
}

从上面的代码中，我们可以看到在usb_driver结构中有id_table（用于匹配设备），探测功能（匹配成功时调用）和断开连接功能（匹配的设备离开时调用）. 注意: 这三个是必不可少的. 其他选项是可选的. 我已经在上面提到了id_table. 因此，在这里我不再赘述，只介绍他的内容，代码如下:

static struct usb_device_id usb_mouse_id_table [] = {
  { USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,
	  USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE) },
  { } /* Terminating entry */
};

USB_INTERFACE_INFO是一个宏:
/**
 * USB_INTERFACE_INFO - macro used to describe a class of usb interfaces 
 * @cl: bInterfaceClass value
 * @sc: bInterfaceSubClass value
 * @pr: bInterfaceProtocol value
 *
 * This macro is used to create a struct usb_device_id that matches a
 * specific class of interfaces.
 */
#define USB_INTERFACE_INFO(cl,sc,pr) \
	.match_flags = USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_INFO, .bInterfaceClass = (cl), \
	.bInterfaceSubClass = (sc), .bInterfaceProtocol = (pr)

通过引入以上注释，可以看出他提供了接口类，接口子类和接口协议. 因此，您可以提供相应的三个项目进行匹配. 同时，如果您对制造商ID和设备ID有其他要求，也可以通过id_table中的USB_DEVICE选项进行设置.
在写入id_table之后，可以将设备与驱动程序进行匹配，然后我们应该编写probe函数以在匹配成功后进入. 那么进入探针后我们该怎么办？我们必须考虑我们的目的是通过按下鼠标来实现按钮功能. 由于它是按钮功能，因此使用输入子系统，那么输入子系统的框架是什么？
1. 分配input_dev结构
2. 设置input_dev结构
3. 注册input_dev结构
4. 硬件相关操作
此处与硬件相关的操作与过去有所不同. 先前的按钮和触摸屏读取寄存器或ADC值，而当前与硬件相关的操作是usb驱动程序框架中的操作，因此应由usb总线驱动程序提供usb读写功能以进行数据传输.

以下是探测功能的代码:
int usb_mouse_probe (struct usb_interface *intf,
		      const struct usb_device_id *id)
{
	struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);
	struct usb_host_interface *interface;
	struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;
	
	interface = intf->cur_altsetting;
	endpoint = &interface->endpoint[0].desc;
	
	/*1   分配一个input_dev结构体 */
	uk_dev = input_allocate_device();
	
	/*2   设置 */
	/*2.1 产生哪类事件 */
	set_bit(EV_KEY,uk_dev->evbit);    //产生按键类事件
	set_bit(EV_REP,uk_dev->evbit);    //产生重复类事件
	
	/*2.2 产生这类事件中的那个 */
	set_bit(KEY_L,uk_dev->keybit);   //按键类中的按键L
	set_bit(KEY_S,uk_dev->keybit);   //按键类中的按键S
	set_bit(KEY_ENTER,uk_dev->keybit); //按键类中的按键ENTER
	
	/*3  注册 */
	input_register_device(uk_dev);
	/*4 硬件相关设置:通过使用USB设备总线获取读写函数 */
	/* 数据传输三要素：源，目的，长度 */
	/* 源：USB设备的某个端点 */
	pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);
	/* 长度 */
	len = endpoint->wMaxPacketSize;
	/* 目的：  */
	usb_buf = usb_buffer_alloc(dev,len,GFP_KERNEL,&usb_buf_phys);
	/* 使用三要素 */
	/* 分配一个urb（USB request block） */
	uk_urb = usb_alloc_urb(0,GFP_KERNEL);
	/* 设置使用urb */
	usb_fill_int_urb(uk_urb, dev, pipe, usb_buf,
			 len,
			 usb_mouse_irq, NULL, endpoint->bInterval);
	uk_urb->transfer_dma = usb_buf_phys;
	uk_urb->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;
	/* 使用urb */
	usb_submit_urb(uk_urb,GFP_KERNEL);
	return 0;
}

以上程序已经解释了input_dev的框架，但是有些学生可能会问代码第四部分发生了什么？
这是介绍另一个非常有用的结构USB请求块（USB request block，URB），URB用于USB设备驱动程序中，用于描述用于与USB设备和网络设备进行通信的基本载体和核心数据结构. 驱动程序中的sk_buff结构类似，是USB主机与设备之间数据传输的封装.
urb包含执行USB传输所需的所有信息. 在执行数据传输时，需要分配，初始化urb结构，然后将其提交给usb核心.  USB内核解析urb并将控制信息提交给主机控制器，该主机控制器负责将数据传输到设备. 此时，驾驶员只需要等待即可. 当数据传输回主机控制器时，它将被转发到USB内核以唤醒等待的驱动程序，驱动程序将完成剩余的工作.
更具体地说，Linux中的设备驱动程序仅需要为每个请求准备一个urb结构，然后填写它，然后可以调用函数usb_submit_urb（）并将其提交给USB内核. 然后，USB内核将urb传递给USB主机控制器，最后传递给USB设备.  USB设备获得urb结构后，它将解析该结构并将数据以相反的方式返回给Linux内核.

注意: 以上描述摘自百度百科. 我认为它相对简单，因此我复制并与您分享.
在编写完这些之后，我们应该在usb_fill_int_urb函数中完成usb_mouse_irq函数. 也许有些朋友会问这是否是一个中断功能？我的回答是这是一个中断功能，但这是由主机控制器而不是从设备生成的中断:


与上图类似，主机控制器不断查询usb设备以获取数据并将数据放入缓冲区，然后主机控制器生成中断，以调用上述usb_mouse_irq函数.
在usb_mouse_irq函数中要做的是报告获得的键值:
static void usb_mouse_irq(struct urb *urb)
{
	static unsigned char pre_val;
	if((pre_val & (1<<0)) != (usb_buf[0] & (1<<0))){
		
		/* 左键发生了变化 */
		input_event(uk_dev,EV_KEY,KEY_L,usb_buf[0] & (1<<0) ? 1 : 0);
		input_sync(uk_dev);
	}
	if((pre_val & (1<<1)) != (usb_buf[0] & (1<<1))){
		/* 右键发生了变化 */
		input_event(uk_dev,EV_KEY,KEY_S,usb_buf[0] & (1<<1) ? 1 : 0);
		input_sync(uk_dev);
	}
	if((pre_val & (1<<2)) != (usb_buf[0] & (1<<2))){
		/* 中键发生了变化 */
		input_event(uk_dev,EV_KEY,KEY_ENTER,usb_buf[0] & (1<<2) ? 1 : 0);
		input_sync(uk_dev);
	}
	pre_val = usb_buf[0];
	/* 从新提交urb */
	usb_submit_urb(uk_urb,GFP_KERNEL);
}

上面是驱动程序的主要部分，但是当设备离开时，将调用相应的断开连接功能. 让我们在下面编写disconcert函数:
void usb_mouse_disconnect(struct usb_interface *intf)
{
	struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);
	usb_kill_urb(uk_urb);
	usb_free_urb(uk_urb);
	usb_buffer_free(dev,len, usb_buf, usb_buf_phys);
	input_unregister_device(uk_dev);
	input_free_device(uk_dev);
	
}

完成断开功能，驱动程序完成.
还有几篇文章供我参考:
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