USB驱动程序设计3 USB鼠标驱动程序设计

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USB驱动程序简介

USB设备驱动程序（分层划分）

USB设备驱动程序位于不同的内核子系统和USB主机控制器之间. USB内核为USB驱动程序提供了访问和控制USB硬件的软件接口，因此USB设备驱动程序不需要考虑USB硬件控制设备.

USB设备级别:

从上图可以看出，USB设备的逻辑层次可以分为: 设备，配置，接口，端点

要点:

USB驱动程序说明

在Linux内核中，使用struct usb_driver结构描述USB驱动程序.

	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USB接口时，调用次函数*/
		int (*probe)(struct usb_interface *intf,const struct usb_device_id *id);
	
		/*当相应的USB接口被移除时，调用此函数*/
		void (*disconnect)(struct usb_interface *intf);
		
		/*USB驱动能够处理的设备列表*/
		const struct usb_device_id *id_table;
	}; 

USB设备列表

设备:

Linux内核提供了一个宏USB_DEVICE来定义USB设备

USB_DEVICE（销售，生产）

参数:

示例（USB OV511）:

USB_DEVICE（VEND_OMNIVISION，PROD_OV511）

#define VEND_OMNIVISION 0x05A9

#define PROD_OV511 0x0511

构造usb_device_id

一流的设备:

Linux内核提供了USB_INTERFACE_INFO宏来帮助定义USB设备的类型

USB_INTERFACE_INFO（cl，sc，pr）

参数:

示例（USB鼠标）

	USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID,USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE)

注册驱动程序

Linux内核提供了usb_register函数来注册USB驱动程序.

	static inline int usb_register(struct usb_driver *driver)

Linux USB描述符设备描述

Linux内核使用struct usb_device来描述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_descriptor descriptor; //USB设备描述符
		struct usb_host_config *config;
		
		char *product; //产品号
		char *manufacturer;  //厂商名
		char *serial;  //设备串号
	};

设备说明

上述结构中包含的结构: usb_device_descriptor对应于USB描述符中的设备描述符

	struct usb_device_descriptor
	{
		__u8 bLength;
		__u8 bDescriptorTypr;
		__le16 bcdUSB;
		__u8 bDeviceClass;
		__u8 bDeviceSubClass;
		__u8 bDeviceProtocol;
		__u8 bMaxPacketSize0;
		__le16 idVendor;
		__le16 idProduct;
		__le16 bcdDevice;
		__u8 iManufacturer;
		__u8 iProduct;
		__u8 iSerialNumber;
		__u8 bNumConfigurations;
	} __attribute__((packed));  //按字节对齐

严格遵循与USB协议一致的USB设备描述符；

配置说明:

上述结构struct usb_device: usb_device_host_config中包含的结构用于描述USB配置:

	struct usb_host_config
	{
		struct usb_config_descriptor desc;  //配置描述符
		char *string;  //配置的字符串（如果存在）
		//接口链表
		struct usb_interface *interface[USB_MAXINTERFACES];
	};

在上述结构中构造usb_config_descriptor

界面说明

Linux内核使用struct usb_interface来描述USB接口.

	struct usb_interface
	{
		struct usb_host_interface *altsetting;  //接口设置数组
		struct usb_host_interface *cur_altsetting; //当前设置
		unsigned num_altsetting;  //设置数
	};

配置VS设置

示例:

界面设置

Linux内核使用struct usb_host_interface描述USB接口设置

	struct usb_host_interface
	{
		struct usb_interface_descriptor desc;//接口描述符
		struct usb_host_endpoint *endpoint;  //接口包含的端点
	};

接口描述符

Linux内核使用struct usb_interface_descriptor来对应USB描述符中的接口描述符:

端点描述

Linux内核使用结构usb_host_endpoint来描述USB端点

	struct usb_host_endpoint
	{
		struct usb_endpoint_descriptor desc;  //端点描述符
		struct list_head  usb_list;  //urb
		
		.........
		.........
	};

USB URBURB定义

USB请求块（USB请求块，urb）在USB设备驱动程序中用于描述用于与USB设备通信的基本载体和核心数据结构. 它与网络设备驱动程序中的sk_buff结构非常相似. 它是USB主机和用于设备通信的“波”.

URB处理流程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，并将其提交给USB内核. USB内核将urb提交给USB主机控制器驱动程序；根据urb的USB主机控制器驱动程序. 所描述的信息用于访问USB设备；设备访问结束后，USB主机控制器驱动程序会通知USB设备驱动程序. 创建URB

创建URB函数为:

	struct *usb_alloc_urb(int iso_packets,gtp_t mem_flags) 

参数:

初始化URB

	static inline void usb_fill_int_urb(struct urb *urb,
							struct usb_device *dev,
							unsigned int pipe,
							void *transfer_buffer,
							int buffer_length,
							usb_complete_t complete_fn,
							void *context,
							int interval)

参数:

提交URB

创建并初始化urb之后，可以通过usb_submit_urb函数将urb提交到USB内核

	int usb_submit_urb(struct urb *urb,gfp_t mem_flags)

参数:

处理URB

在提交URB之后，USB内核会指定主机控制器驱动程序来处理urb. 在3种情况下，urb将被视为已处理.

urb已成功发送到设备，并且设备返回正确的确认. 如果urb-> status为0，则表示对于输出urb，数据已成功发送；对于输入urb，请求的数据已成功接收. 如果向设备发送数据或从设备接收数据时发生错误，则urb-> status将记录错误值. urb是““已取消””. 当驱动程序通过usb_unlink_urb（）或usb_kill_urb（）函数取消urb或已提交urb但拔掉USB设备时，会发生这种情况.

urb处理完成后，将调用urb完成功能.

USB鼠标驱动程序的分析与设计

代码部分mouse.c

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