linux usb gadget驱动详解（一）

由于PC的推广，USB（通用串行总线）是我们最熟知的通信总线规范之一，其他的还有诸如以太网、PCIE总线和RS232串口等。这里我们主要讨论USB。

USB是一个主从通信架构，但只能一主多从。其中usb主机控制器有ECHI（https://www.intel.com/content/www/us/en/products/docs/io/universal-serial-bus/ehci-specification.html）等规范支持，而usb设备则包含普通usb设备和hub两种。USB2.0规范、USB class等规范文档可以从https://www.usb.org/获得。另外，还有ULPI、UTMI接口（类比RGMII、MII）支持USB phy（类比以太网phy）与ip核（https://opencores.org/有开源的verilog USB ip核）对接。

linux usb驱动框架中包含很多有趣的玩意，其中drivers/usb/gadget就是其中一个。gadget是usb设备驱动，可以按照USB规范和设备类进行配置，使其成为各种各样的通用USB设备，如键鼠（HID class）、U盘（mass storage class）、网卡（CDC class）、摄像头（Video class）等。

在开始gadget源码分析前，我们先玩一下它！

先声明一下，我们分析的是linux4.4.19版本的gadget源码，其他版本的可能会有些出入，但原理上是相通的。测试平台为通用的硬件平台BeagleBone Black。

要使用linux内核为我们准备的gadget驱动demo，我们主要关注legacy这个文件夹，这个是遗留下来的驱动，已不建议使用了，以后的linux版本或许会消失。但我们这里先从传统入手！

编译内核前，make menuconfig修改一下配置。在usb菜单中选中gadget编译为模块（M），这样内核就可以编译出gadget驱动。编译好后，会在legacy下生成g_xxx.ko。譬如U盘设备驱动为g_mass_storage.ko。而function文件夹则是功能接口(interface)的具体实现，生成形如usb_f_xxx.ko，对应U盘驱动为usb_f_mass_storage.ko。

下面我们测试U盘设备驱动：

先ssh登录到BeagleBone Black板（简称BBB）上进行如下操作，生成一个FAT32格式的img，并挂载到sda文件夹上。

mkdir -p /var/sdcard;
cd  /var/sdcard;
mkdir sda;
dd  if=/dev/zero  of=/var/sdcard/disk.img  bs=1M  count=20;
mkdosfs -F 32  disk.img
mount -t vfat -o sync  /var/sdcard/disk.img   /var/sdcard/sda

此时/var/sdcard/sda为FAT32格式的文件系统，这样我们就能在linux系统里查看disk.img里包含的文件，便于测试验证！

然后在BBB上加载USB相关驱动：

modprobe musb_am335x
modprobe g_mass_storage file=/var/sdcard/disk.img

此时，U盘设备驱动启动，同时指定操作文件为/var/sdcard/disk.img，这样的目的是让PC识别成一个“可移动磁盘”，同时在PC上读写磁盘时，实质上是对BBB板内的/var/sdcard/disk.img进行操作。

在BBB板上lsmod查看当前已加载的驱动：

<lsmod
g_mass_storage          4414  0
usb_f_mass_storage     37916  2 g_mass_storage
libcomposite           44392  2 usb_f_mass_storage,g_mass_storage
musb_dsps               8235  0
musb_hdrc              71550  1 musb_dsps
udc_core               12063  2 musb_hdrc,libcomposite
usbcore               195125  2 musb_hdrc,usbhid
musb_am335x             1426  0

USB线缆接入PC后，我们就能看到PC识别出“可移动磁盘”。我们可以拖一个文件进去，或者在其上创建文件。在BBB板上，我们在已挂载的/var/sdcard/sda上看到刚从PC上拷贝过来的文件。

最后，上面说过，这种方式是legacy的，现已不推荐使用。欲知后事如何，且听下回分解！我们《linux usb gadget驱动详解（二）》见。

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