嵌入式Linux驱动学习之路(二十)USB设备驱动

USB在接入系统的时候，以0的设备ID和主机通信，然后由主机为其分配新的ID。

在主机端，D+和D-都是下拉接地的。而设备端的D-接上拉时，表明此设备为高速设备:12M/s。 D+接上拉时则是全速设备:480M/S。

PC的USB口中的D+D-有15K的下拉电阻，未接USB设备时，皆为低电平。

而设备中的D+D-则是1.5K的上拉电阻。一旦接入PC中，电脑就会知道有设备接入。

USB是主从结构。所有的传输都是由主机发起的，即USB设备没有主动通知USB主机的能力。

USB的传输类型：

　　　　控制传输。 可靠，时间有保证。 例如：USB设备的识别。

　　 　  批量传输。 可靠，但时间没有保证。 例如：U盘。

　　　　中断传输。 可靠，实时传输。  例如：USB鼠标。

　　　　实时传输。 不可靠。实时传输。  例如：USB摄像头。

 USB传输的对象为端点。比如读U盘和写U盘，可以形容为从端点1读数据，从端点2写数据。

　　　　除了端点0以外，每个端点只支持一个方向的数据传输。

　　　　端点0用于控制传输，既能输出也能输入。

每一个端点都有传输类型和方向。

程序和术语中说的输入输出 都是基于USB主机的立场说的。

　　比如鼠标是数据从鼠标传输到PC机的，鼠标对应的端点称为输入端点。

 
USB总线驱动程序的作用： 1.识别设备  2. 查找并安装对应的设备驱动程序  3.提供USB读写函数。

USB驱动程序框架：

app：

--------------------------------------------------------------------

　　　　　　　　　　USB设备驱动程序　　（拿到数据处理，驱动开发人员编写）

--------------------------------------------------------------------

 　　　  　　　　　　USB总线驱动程序　　//1.识别  2.找到匹配的设备驱动  3.提供读写函数(不知数据含义)

--------------------------------------------------------------------

　　　　　　　　　　主机控制器

　　　　　　　　 UHCI  OHCI  EHCI

--------------------------------------------------------------------

　　　　　　　　　　USB设备

UHCI  intel 适用于低速和全速

OHCI  Microsoft 适用于低速和全速

EHCI   高速 

1.识别设备  

1.1分配地址，并告诉USB设备(set address)。

1.2 发出命令获取描述符

2. 查找并安装对应的设备驱动程序  

3.提供USB读写函数。

把USB设备接到开发板上，看输出信息：

usb 1-1: new full speed USB device using s3c2410-ohci and address 2           
usb 1-1: configuration #1 chosen from 1 choice  

  scsi0 : SCSI emulation for USB Mass Storage devices
  scsi 0:0:0:0: Direct-Access Kingston DataTraveler 3.0 PMAP PQ: 0 ANSI: 6
  sd 0:0:0:0: [sda] 30277632 512-byte hardware sectors (15502 MB)
  sd 0:0:0:0: [sda] Write Protect is off
  sd 0:0:0:0: [sda] Assuming drive cache: write through
  sd 0:0:0:0: [sda] 30277632 512-byte hardware sectors (15502 MB)
  sd 0:0:0:0: [sda] Write Protect is off
  sd 0:0:0:0: [sda] Assuming drive cache: write through
  sda: sda1
  sd 0:0:0:0: [sda] Attached SCSI removable disk

断开USB设备

usb 1-1: USB disconnect, address 2

再接上：

usb 1-1: new full speed USB device using s3c2410-ohci and address 3             
usb 1-1: configuration #1 chosen from 1 choice                                  
scsi1 : SCSI emulation for USB Mass Storage devices                             
scsi 1:0:0:0: Direct-Access     Kingston DataTraveler 3.0 PMAP PQ: 0 ANSI: 6    
sd 1:0:0:0: [sda] 30277632 512-byte hardware sectors (15502 MB)                 
sd 1:0:0:0: [sda] Write Protect is off                                          
sd 1:0:0:0: [sda] Assuming drive cache: write through                           
sd 1:0:0:0: [sda] 30277632 512-byte hardware sectors (15502 MB)                 
sd 1:0:0:0: [sda] Write Protect is off                                          
sd 1:0:0:0: [sda] Assuming drive cache: write through                           
 sda: sda1                                                                      
sd 1:0:0:0: [sda] Attached SCSI removable disk 

 然后在内核中搜索USB device using这个字符。最后发现在 drivers/usb/core/hub.c(+2186)中的hub_port_init 函数中。 

逆推则发现如下调用关系：

hub_irq()

　　-->> kick_khubd()

　　　　-->> hub_thread()

　　　　　　-->> hub_events()

　　　　　　　　-->> hub_port_connect_change()

　　　　　　　　　　-->>choose_address()   //分配新的USB地址

　　　　　　　　　　-->> hub_port_init()

　　　　　　　　　　　　-->> hub_set_address()　　//把地址告诉USB设备

 　　　　　　　　　　　  -->> usb_get_device_descriptor() 　　//获取USB设备描述符

　　　　　　　　　　　　-->> usb_get_device_descriptor() 　　//再获取一次USB设备描述符

　　　　　　　　　　　　-->> usb_new_device()  　　　

 　　　　　　　　　　　　　　-->> usb_get_configuration() 　　//读取所有的设备描述符并解析　　　　　  

　　　　　　　　　　　　　　 -->> device_add()　　　　　　　　//把设备放入总线的dev链表，从总线的driver链表中取出driver一一比较。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//usb_interface和usb_driver的id_table比较。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//如果匹配上了，则调用对应driver的probe函数。

　　　　-->> 进入USB总线驱动

usb驱动测试程序：

/*************************************************************************
    > File Name: usb_mouse_as_key.c
    > Author: 
    > Mail: 
    > Created Time: 2016年11月04日 星期五 22时55分15秒
 ************************************************************************/
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/usb/input.h>
#include <linux/hid.h>

struct input_dev *input_dev;
signed char *usb_buff;
static dma_addr_t usb_buf_phys;
struct urb *uk_urb;
int len;

static void usbmouse_as_key_irq(struct urb *urb)
{
    int i;
    static int cnt = 0;
#if 0

static int pr_lb,pr_rb,pr_mb;
// printk("data cnt %d:",++cnt);
// for( i=0;i<len;i++ )
// {
// printk("%2.2x ",usb_buff[i]);
// }
// printk(" ");
// printk("lb:%01x rb:%01x mb:%01x ",(usb_buff[1])&0x01,(usb_buff[1]>>1)&0x01,(usb_buff[1]>>2)&0x01);
// printk("move x:%04d y:%04d ",(usb_buff[2]),(usb_buff[3]>>4));
if( (usb_buff[1]&0x01) != pr_lb )
{
　　input_event(input_dev,EV_KEY,KEY_L,!pr_lb); /* 有事件产生时上报事件 */
　　input_sync(input_dev);
}

if( ((usb_buff[1]>>1)&0x01) != pr_rb )
{
　　input_event(input_dev,EV_KEY,KEY_S,!pr_rb); /* 有事件产生时上报事件 */
　　input_sync(input_dev);
}

if( ((usb_buff[1]>>2)&0x01) != pr_mb )
{
　　input_event(input_dev,EV_KEY,KEY_ENTER,!pr_mb); /* 有事件产生时上报事件 */
　　input_sync(input_dev);
}

pr_lb = usb_buff[1]&0x01;
pr_rb = (usb_buff[1]>>1)&0x01;
pr_mb = (usb_buff[1]>>2)&0x01;

#else
    printk("data cnt %d:",++cnt);
    for( i=0;i<len;i++ )
    {
        printk("%02x",usb_buff[i]);
    }
    printk("
");
#endif
    usb_submit_urb(uk_urb,GFP_KERNEL);
}


static int usbmouse_as_key_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;
    int pipe;
    
    interface = intf->cur_altsetting;
    endpoint = &interface->endpoint[0].desc;

    printk("found usbmouse_as_key
");
    printk("bcdUSB = %x
",dev->descriptor.bcdUSB);
    printk("VID    = 0X%x
",dev->descriptor.idVendor);
    printk("PID    = 0X%x
",dev->descriptor.idProduct);

    /* 分配一个input_dev结构体 */
    input_dev = input_allocate_device();

    /* 设置 */
    /* 能产生哪类事件 */
    set_bit(EV_KEY,input_dev->evbit);
    set_bit(EV_REP,input_dev->evbit);   //重复类事件

    /* 能产生哪些事件 */
    set_bit(KEY_L,input_dev->keybit);
    set_bit(KEY_S,input_dev->keybit);
    set_bit(KEY_ENTER,input_dev->keybit);

    /* 注册 */
    input_register_device(input_dev);
    
    /* 硬件相关操作 */
    /* 数据传输3要素: 源、目的、长度  */
    /* 源: USB设备的某个节点 */
    pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);
    
    /* 长度 */
    len = endpoint->wMaxPacketSize;

    /* 目的:  */
    usb_buff = usb_buffer_alloc(dev, 8, GFP_ATOMIC, &usb_buf_phys);

    /* 使用3要素 */
    /* USB request block */
    uk_urb = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL);
    /* 设置URB */
    usb_fill_int_urb(uk_urb, dev, pipe, usb_buff,
        len, usbmouse_as_key_irq, NULL, endpoint->bInterval);  //bInterval 查询频率
    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;
}

static void usbmouse_as_key_disconnect(struct usb_interface *intf)
{
    struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);
    
    printk("disconnect usbmouse_as_key
");
    usb_kill_urb(uk_urb);
    usb_free_urb(uk_urb);

    usb_buffer_free(dev, len, usb_buff,usb_buf_phys);
    input_unregister_device(input_dev);
    input_free_device(input_dev);
}

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

/* 分配 设置 */
static struct usb_driver usbmouse_as_key_driver = {
        .name= "usbmouse",
        .probe= usbmouse_as_key_probe,
        .disconnect= usbmouse_as_key_disconnect,
        .id_table= usbmouse_as_key_id_table,

};

static int mouse_init(void)
{
    /* 注册 */
    usb_register(&usbmouse_as_key_driver);

    return 0;
}

static void mouse_exit(void)
{
    usb_deregister(&usbmouse_as_key_driver);
}


module_init(mouse_init);
module_exit(mouse_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

卸载掉内核中的鼠标usb驱动程序。

安装我们的驱动程序，接入鼠标。

按下鼠标按键，将会在控制台看到相应的信息。

将打印信息的地方改成上报信息，即可

sd