嵌入式Linux —— usb鼠标驱动
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，可能很多人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：
<span style="color:#333300">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 */
};</span>#define USB_INTERFACE_INFO(cl,sc,pr) \.match_flags = USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_INFO, .bInterfaceClass = (cl), \.bInterfaceSubClass = (sc), .bInterfaceProtocol = (pr)上面就是详细的比较类型了，他们有接口类，接口子类，以及接口协议，三部分组成。不过你还可以加附加条件比如：
{USB_DEVICE(设备ID，产品ID)}，这样就可以在原有的基础上缩小范围了。
而具体的代码描述为：
在hub.c的hub_port_connect_change函数中，有udev = usb_alloc_dev(hdev, hdev->bus, port1);而usb_alloc_dev就是分配一个设备结构体，而这个设备中都分配了什么那？我们可以进去看一下，我们可以在usb_alloc_dev函数中看到这样的代码：
dev->dev.bus = &usb_bus_type;这行代码就定义了usb_bus_type，那么我们进去看看这个总线中又定义了什么：
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match函数，我们在前面说过，虽然不同的总线他们匹配的数据可能不一样，但是他们的大致过程是一样的。下面我们进入usb_device_match函数中：
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就可以知道他们所匹配的是dev的信息和id_table的 信息。
有了上面的了解，我们现在来写一个简单的usb鼠标驱动，我们的目标是：当按下左键时上报按键L，当按下右键时上报S，中键ENTRR。
从上面的目标可以看出我们需要用到输入子系统来上报按键。从usb_bus_type中我们知道usb的总线和设备部分已经写好，而我们可以做的就是写出驱动程序，下面我们开始写驱动程序。与其他的驱动程序一样，我们还是先搭好这个驱动程序的框架，然后在向其中填入想要做的事情的代码，而usb驱动的框架为：
1.分配/设置usb_driver结构体
2.在入口函数中注册这个结构体，在出口函数中注销这个结构体
而详细的代码为：
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 */
}通过上面的代码我们可以看出，usb_driver结构体中有id_table（用于匹配设备），probe函数（当匹配成功时调用），disconnect函数（当匹配的设备离开时调用），注意：这三个是必不可少的。而其他的选项则是可以选择的。在上面我已经说过id_table了。所以这里并不详细说，只是介绍一下他的内容，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 */
};而其中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)通过介绍上面的注解可以看出，他提供的是 接口类，接口子类，和接口协议。所以你可以提供相应的这三项来进行匹配。同时如果你对厂家ID和设备ID有其他的要求也可以通过id_table中的USB_DEVICE选项设置。
写好id_table 后设备就可以与驱动程序进行匹配了，那么我们接下来就应该写匹配成功后要进入的probe函数了。那么进入probe后我们应该干什么那？我们要想一下自己的目的是通过按下鼠标实现按键功能，既然是按键功能就要用到输入子系统了，那么输入子系统的框架又是什么那？
1.分配 input_dev结构体
2.设置input_dev结构体
3.注册input_dev结构体
4.硬件相关的操作
此处硬件相关的操作与以往不同，以前的按键，触摸屏是通过读寄存器或者ADC值，而现在的硬件相关操作是在usb驱动框架中的操作，所以此处应当由usb总线驱动提供usb读写函数来进行数据传输。
下面是probe函数的代码：
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Lset_bit(KEY_S,uk_dev->keybit); //按键类中的按键Sset_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;
}上面的程序已经说明了input_dev的框架，只是有些同学可能会问这代码中的第四部分是怎么回事？
这就要介绍另一个非常有用的结构体USB请求块(USB request block，URB)，URB是USB设备驱动中用来描述与USB设备通信所用的基本载体和核心数据结构，与网络设备驱动中的sk_buff结构体类似，是USB主机与设备之间传输数据的封装。
一个urb包含了执行usb传输所需要的所有信息。当要进行数据传输时，需要分配一个urb结构体，对其进行初始化，然后将其提交给usb核心。USB核心对urb进行解析，将控制信息提交给主机控制器，由主机控制器负责数据到设备的传输。这时，驱动程序只需等待，当数据回传到主机控制器后，会转发给USB核心，唤醒等待的驱动程序，由驱动程序完成剩下的工作。
更为具体地说，Linux中的设备驱动程序只要为每一次请求准备一个urb结构体，然后把它填充好，就可以调用函数usb_submit_urb()提交给USB核心。然后USB核心将urb传递给USB主机控制器，最终传递给USB设备。USB设备获得urb结构体后，会解析这个结构体，并以相反的路线将数据返回给Linux内核。
注：上面的描述是从百度百科抄来的，我看他写的比较简单就抄下来分享给大家了。
写完这些我们就应该完成usb_fill_int_urb函数中的usb_mouse_irq函数了，也许有些朋友可能会问这是中断函数吗？我的回答是这是中断函数，只不过这是主机控制器产生的中断而不是从机设备：
像上面这个示意图一样，主机控制器不断的查询usb设备获得数据后将数据放入buffer中，然后主机控制器就会产生一个中断从而使是上面的这个usb_mouse_irq函数被调用。
而在usb_mouse_irq函数中要做的就是将将获得的按键值上报：
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);
}
上面就是这个驱动的主要部分了，但是当设备离开时会调用相应的disconnect函数，下面我们来写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disconnect函数，这个驱动程序就算完成了。
而这里还有几篇文章是我参考过得：
ARM-Linux开发之USB驱动鼠标控制 ：这篇文章也是按韦东山老师的方式所写的驱动
嵌入式Linux USB驱动开发之教你一步步编写USB驱动程序
嵌入式linux下usb驱动开发方法--看完少走弯路 ：这篇文章虽然文字不多，对学习usb驱动的很有帮助
嵌入式Linux驱动学习之路(二十)USB设备驱动：这篇文章是对老师上课内容的总结，并有完整的代码
Linux USB 驱动开发（五）—— USB驱动程序开发过程简单总结：这篇文章虽然不是讲的usb鼠标，但就usb驱动的很多的原理做了介绍
嵌入式linux下如何使用usb键盘和鼠标
：这篇文章是一篇很好的就是usb鼠标的文章。
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