libusb-win32的使用教程和例子

一 libusb 介绍

libusb 设计了一系列的外部API 为应用程序所调用，通过这些API应用程序可以操作硬件，从libusb的源代码可以看出，这些API 调用了内核的底层接口，和kernel driver中所用到的函数所实现的功能差不多，只是libusb更加接近USB 规范。使得libusb的使用也比开发内核驱动相对容易的多。

Libusb 的编译安装请查看Readme,这里不做详解

二 libusb 的外部接口

2.1 初始化设备接口

这些接口也可以称为核心函数，它们主要用来初始化并寻找相关设备。

usb_init

函数定义： void usb_init(void);

从函数名称可以看出这个函数是用来初始化相关数据的，这个函数大家只要记住必须调用就行了，而且是一开始就要调用的.

usb_find_busses

函数定义： int usb_find_busses(void);

寻找系统上的usb总线，任何usb设备都通过usb总线和计算机总线通信。进而和其他设备通信。此函数返回总线数。

usb_find_devices

函数定义： int usb_find_devices(void);

寻找总线上的usb设备，这个函数必要在调用usb_find_busses()后使用。以上的三个函数都是一开始就要用到的，此函数返回设备数量。

usb_get_busses

函数定义： struct usb_bus *usb_get_busses(void);

这个函数返回总线的列表，在高一些的版本中已经用不到了，这在下面的实例中会有讲解

2.2 操作设备接口

usb_open

函数定义： usb_dev_handle *usb_open(struct *usb_device dev);

打开要使用的设备，在对硬件进行操作前必须要调用usb_open 来打开设备，这里大家看到有两个结构体 usb_dev_handle 和 usb_device 是我们在开发中经常碰到的，有必要把它们的结构看一看。在libusb 中的usb.h和usbi.h中有定义。

这里我们不妨理解为返回的 usb_dev_handle 指针是指向设备的句柄，而行参里输入就是需要打开的设备。

usb_close

函数定义： int usb_close(usb_dev_handle *dev);

与usb_open相对应，关闭设备，是必须调用的, 返回0成功，<0 失败。

usb_set_configuration

函数定义： int usb_set_configuration(usb_dev_handle *dev, int configuration);

设置当前设备使用的configuration，参数configuration 是你要使用的configurtation descriptoes中的bConfigurationValue, 返回0成功，<0失败( 一个设备可能包含多个configuration,比如同时支持高速和低速的设备就有对应的两个configuration,详细可查看usb标准)

usb_set_altinterface

函数定义： int usb_set_altinterface(usb_dev_handle *dev, int alternate);

和名字的意思一样，此函数设置当前设备配置的interface descriptor，参数alternate是指interface descriptor中的bAlternateSetting。返回0成功，<0失败

usb_resetep

函数定义： int usb_resetep(usb_dev_handle *dev, unsigned int ep);

复位指定的endpoint，参数ep 是指bEndpointAddress,。这个函数不经常用，被下面介绍的usb_clear_halt函数所替代。

usb_clear_halt

函数定义： int usb_clear_halt (usb_dev_handle *dev, unsigned int ep);

复位指定的endpoint，参数ep 是指bEndpointAddress。这个函数用来替代usb_resetep

usb_reset

函数定义： int usb_reset(usb_dev_handle *dev);

这个函数现在基本不怎么用，不过这里我也讲一下，和名字所起的意思一样，这个函数reset设备，因为重启设备后还是要重新打开设备，所以用usb_close就已经可以满足要求了。

usb_claim_interface

函数定义： int usb_claim_interface(usb_dev_handle *dev, int interface);

注册与操作系统通信的接口，这个函数必须被调用，因为只有注册接口，才能做相应的操作。

Interface 指 bInterfaceNumber. (下面介绍的usb_release_interface 与之相对应，也是必须调用的函数)

usb_release_interface

函数定义： int usb_release_interface(usb_dev_handle *dev, int interface);

注销被usb_claim_interface函数调用后的接口，释放资源，和usb_claim_interface对应使用。

2.3 控制传输接口

usb_control_msg

函数定义：int usb_control_msg(usb_dev_handle *dev, int requesttype, int request, int value, int index, char *bytes, int size, int timeout);

从默认的管道发送和接受控制数据

usb_get_string

函数定义： int usb_get_string(usb_dev_handle *dev, int index, int langid, char *buf, size_t buflen);

usb_get_string_simple

函数定义： int usb_get_string_simple(usb_dev_handle *dev, int index, char *buf, size_t buflen);

usb_get_descriptor

函数定义： int usb_get_descriptor(usb_dev_handle *dev, unsigned char type, unsigned char index, void *buf, int size);

usb_get_descriptor_by_endpoint

函数定义： int usb_get_descriptor_by_endpoint(usb_dev_handle *dev, int ep, unsigned char type, unsigned char index, void *buf, int size);

2.4 批传输接口

usb_bulk_write

函数定义： int usb_bulk_write(usb_dev_handle *dev, int ep, char *bytes, int size, int timeout);

usb_interrupt_read

函数定义： int usb_interrupt_read(usb_dev_handle *dev, int ep, char *bytes, int size, int timeout);

2.5 中断传输接口

usb_bulk_write

函数定义： int usb_bulk_write(usb_dev_handle *dev, int ep, char *bytes, int size, int timeout);

usb_interrupt_read

函数定义： int usb_interrupt_read(usb_dev_handle *dev, int ep, char *bytes, int size, int timeout);

基本上libusb所经常用到的函数就有这些了，和usb协议确实很接近吧。下面我们实例在介绍一个应用。

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三 Libusb库的使用

使用libusb之前你的linux系统必须装有usb文件系统，这里还介绍了使用hiddev设备文件来访问设备，目的在于不仅可以比较出usb的易用性，还提供了一个转化成libusb驱动的案例。

3.1 find设备

任何驱动第一步首先是寻找到要操作的设备，我们先来看看HID驱动是怎样寻找到设备的。我们假设寻找设备的函数Device_Find(注：代码只是为了方便解说，不保证代码的健全)

/* 我们简单看一下使用hid驱动寻找设备的实现，然后在看一下libusb是如何寻找设备的 */

int Device_Find()
{char dir_str[100];   /* 这个变量我们用来保存设备文件的目录路径 */char hiddev[100];    /* 这个变量用来保存设备文件的全路径 */DIR dir;
/* 申请的字符串数组清空，这个编程习惯要养成 */
memset (dir_str, 0 , sizeof(dir_str));
memset (hiddev, 0 , sizeof(hiddev));/* hiddev 的设备描述符不在/dev/usb/hid下面，就在/dev/usb 下面
这里我们使用opendir函数来检验目录的有效性
打开目录返回的值保存在变量dir里，dir前面有声明
*/
dir=opendir("/dev/usb/hid");if(dir){/* 程序运行到这里，说明存在 /dev/usb/hid 路径的目录 */sprintf(dir_str,"/dev/usb/hid/");closedir(dir);}else{/* 如果不存在hid目录，那么设备文件就在/dev/usb下 */sprintf(dir_str,"/dev/usb/");}/* DEVICE_MINOR 是指设备数，HID一般是16个 */
for(i = 0; i < DEVICE_MINOR; i++) {/* 获得全路径的设备文件名，一般hid设备文件名是hiddev0 到 hiddev16 */sprintf(hiddev, "%shiddev%d", dir_str,i);/* 打开设备文件,获得文件句柄 */fd = open(hiddev, O_RDWR);if(fd > 0) {/* 操作设备获得设备信息 */ioctl(fd, HIDIOCGDEVINFO, &info);/* VENDOR_ID 和 PRODUCT_ID 是标识usb设备厂家和产品ID,驱动都需要这两个参数来寻找设备,到此我们寻找到了设备 */if(info.vendor== VENDOR_ID && info.product== PRODUCT_ID) {/* 这里添加设备的初始化代码 */device_num++;   /* 找到的设备数 */}close(fd);}}return device_num;         /* 返回寻找的设备数量 */
}

我们再来看libusb是如何来寻找和初始化设备

int Device_Find()
{
struct usb_bus             *busses;int                           device_num = 0;device_num = 0;       /* 记录设备数量 */usb_init();            /* 初始化 */usb_find_busses();   /* 寻找系统上的usb总线 */usb_find_devices(); /* 寻找usb总线上的usb设备 *//* 获得系统总线链表的句柄 */
busses = usb_get_busses();struct usb_bus       *bus;/* 遍历总线 */for (bus = busses; bus; bus = bus->next) {struct usb_device *dev;/* 遍历总线上的设备 */for (dev = bus->devices; dev; dev = dev->next) {/* 寻找到相关设备， */
if(dev->descriptor.idVendor==VENDOR_ID&& dev->descriptor.idProduct == PRODUCT_ID) {/* 这里添加设备的初始化代码 */device_num++;   /* 找到的设备数 */
}              }       }return device_num;        /* 返回设备数量 */
}

注：在新版本的libusb中，usb_get_busses就可以不用了，这个函数是返回系统上的usb总线链表句柄

这里我们直接用usb_busses变量，这个变量在usb.h中被定义为外部变量

所以可以直接写成这样：

struct usb_bus    *bus;for (bus = usb_busses; bus; bus = bus->next) {struct usb_device *dev;for (dev = bus->devices; dev; dev = dev->next) {/* 这里添加设备的初始化代码 */}
}

3.2 打开设备

假设我们定义的打开设备的函数名是device_open,

/* 使用hid驱动打开设备 */
int Device_Open()
{int handle;/* 传统HID驱动调用,通过open打开设备文件就可 */
handle = open(“hiddev0”, O_RDONLY);
}
/* 使用libusb打开驱动 */
int Device_Open()
{
/* LIBUSB 驱动打开设备，这里写的是伪代码，不保证代码有用 */
struct usb_device*    udev;
usb_dev_handle*        device_handle;
/* 当找到设备后，通过usb_open打开设备，这里的函数就相当open 函数 */
device_handle = usb_open(udev);
}

3.3 读写设备和操作设备

假设我们的设备使用控制传输方式，至于批处理传输和中断传输限于篇幅这里不介绍

我们这里定义三个函数，Device_Write, Device_Read, Device_Report

Device_Report 功能发送接收函数

Device_Write 功能写数据

Device_Read 功能读数据

Device_Write和Device_Read调用Device_Report发送写的信息和读的信息，开发者根据发送的命令协议来设计，我们这里只简单实现发送数据的函数。

假设我们要给设备发送72字节的数据，头8个字节是报告头，是我们定义的和设备相关的规则，后64位是数据。

HID驱动的实现(这里只是用代码来有助理解，代码是伪代码)

int Device_Report(int fd, unsigned char *buffer72)
{
int       ret; /* 保存ioctl函数的返回值 */
int      index;unsigned char send_data[72]; /* 发送的数据 */
unsigned char recv_data[72]; /* 接收的数据 */struct hiddev_usage_ref uref; /* hid驱动定义的数据包 */struct hiddev_report_info rinfo; /* hid驱动定义的memset(send_data, 0, sizeof(send_data));
memset(recv_data, 0, sizeof(recv_data));memcpy(send_data, buffer72, 72);/* 这在发送数据之前必须调用的，初始化设备 */ret = ioctl(fd, HIDIOCINITREPORT, 0);if( ret !=0) {return NOT_OPENED_DEVICE;/* NOT_OPENED_DEVICE 属于自己定义宏 */}/* HID设备每次传输一个字节的数据包 */for(index = 0; index < 72; index++) {/* 设置发送数据的状态 */uref.report_type = HID_REPORT_TYPE_FEATURE;uref.report_id = HID_REPORT_ID_FIRST;uref.usage_index = index;uref.field_index = 0;uref.value = send_data[index];ioctl(fd, HIDIOCGUCODE, &uref);ret=ioctl(fd, HIDIOCSUSAGE, &uref);if(ret != 0 ){return UNKNOWN_ERROR;}
}
/* 发送数据 */
rinfo.report_type = HID_REPORT_TYPE_FEATURE;
rinfo.report_id = HID_REPORT_ID_FIRST;
rinfo.num_fields = 1;
ret=ioctl(fd, HIDIOCSREPORT, &rinfo);   /* 发送数据 */
if(ret != 0) {return WRITE_REPORT;
}
/* 接受数据 */
ret = ioctl(fd, HIDIOCINITREPORT, 0);
for(index = 0; index < 72; index++) {uref.report_type = HID_REPORT_TYPE_FEATURE;uref.report_id = HID_REPORT_ID_FIRST;uref.usage_index = index;uref.field_index = 0;ioctl(fd, HIDIOCGUCODE, &uref);ret = ioctl(fd, HIDIOCGUSAGE, &uref);if(ret != 0 ) {return UNKNOWN_ERROR;}recv_data[index] = uref.value;
}
memcpy(buffer72, recv_data, 72);
return SUCCESS;
}

libusb驱动的实现

int Device_Report(int fd, unsigned char *buffer72)
{/* 定义设备句柄 */usb_dev_handle* Device_handle;/* save the data of send and receive */unsigned char   send_data[72];unsigned char   recv_data[72];int              send_len;int             recv_len;/* 数据置空 */memset(send_data, 0 , sizeof(send_data));memset(recv_data, 0 , sizeof(recv_data));/* 这里的g_list是全局的数据变量，里面可以存储相关设备的所需信息，当然我们 也可以从函数形参中传输进来，设备的信息在打开设备时初始化，我们将在后面的总结中详细描述一下 */Device_handle = (usb_dev_handle*)(g_list[fd].device_handle);if (Device_handle == NULL) {return NOT_OPENED_DEVICE;
}
/* 这个函数前面已经说过，在操作设备前是必须调用的, 0是指用默认的设备 */
usb_claim_interface(Device_handle, 0);
/* 发送数据，所用到的宏定义在usb.h可以找到，我列出来大家看一下#define USB_ENDPOINT_OUT       0x00#define USB_TYPE_CLASS     (0x01 << 5)#define USB_RECIP_INTERFACE 0x01#define HID_REPORT_SET       0x09 */
send_len = usb_control_msg(Device_handle,
USB_ENDPOINT_OUT + USB_TYPE_CLASS + USB_RECIP_INTERFACE,HID_REPORT_SET,0x300,0,send_data, 72, USB_TIMEOUT);
/* 发送数据有错误 */
if (send_len < 0) {return WRITE_REPORT;
}
if (send_len != 72) {return send_len;
}
/* 接受数据#define USB_ENDPOINT_IN         0x80#define USB_TYPE_CLASS          (0x01 << 5)#define USB_RECIP_INTERFACE        0x01#define HID_REPORT_GET          0x01*/
recv_len = usb_control_msg(Device_handle,
USB_ENDPOINT_IN + USB_TYPE_CLASS + USB_RECIP_INTERFACE,HID_REPORT_GET,0x300,0,recv_data, 72, USB_TIMEOUT);if (recv_len < 0) {printf("failed to retrieve report from USB device!\n");return READ_REPORT;}if (recv_len != 72) {return recv_len;}/* 和usb_claim_interface对应 */usb_release_interface(RY2_handle, 0);memcpy(buffer72, recv_data, 72);
return SUCCESS;
}

3.4 关闭设备

假设我们定义的关闭设备的函数名是Device_Close()

/* 使用hid驱动关闭设备 */
int Device_Close()
{int handle;handle = open(“hiddev0”, O_RDONLY);
/* 传统HID驱动调用,通过close()设备文件就可 */
close( handle );
}
/* 使用libusb关闭驱动 */
int Device_Close()
{
/* LIBUSB 驱动打开设备，这里写的是伪代码，不保证代码有用 */
struct usb_device*    udev;
usb_dev_handle*        device_handle;
device_handle = usb_open(udev);
/* libusb库使用usb_close关闭程序 */
usb_close(device_handle);
}

libusb的驱动框架

前面我们看了些主要的libusb函数的使用，这里我们把前面的内容归纳下：

一般的驱动应该都包含如下接口：

Device_Find(); /* 寻找设备接口 */

Device_Open(); /* 打开设备接口 */

Device_Write(); /* 写设备接口 */

Device_Read(); /* 读设备接口 */

Device_Close(); /* 关闭设备接口 */

具体代码如下：

#include <usb.h>
/* usb.h这个头文件是要包括的，里面包含了必须要用到的数据结构 */
/* 我们将一个设备的属性用一个结构体来概括 */
typedef struct
{struct usb_device*    udev;usb_dev_handle*        device_handle;/* 这里可以添加设备的其他属性，这里只列出每个设备要用到的属性 */
} device_descript;
/* 用来设置传输数据的时间延迟 */
#define USB_TIMEOUT     10000
/* 厂家ID 和产品 ID */
#define VENDOR_ID    0xffff
#define PRODUCT_ID   0xffff
/* 这里定义数组来保存设备的相关属性，DEVICE_MINOR可以设置能够同时操作的设备数量，用全局变量的目的在于方便保存属性 */
#define DEVICE_MINOR 16
int     g_num;
device_descript g_list[ DEVICE_MINOR ];
/* 我们写个设备先找到设备，并把相关信息保存在 g_list 中 */
int Device_Find()
{struct usb_bus       *bus;struct usb_device *dev;g_num = 0;usb_find_busses();usb_find_devices();/* 寻找设备 */for (bus = usb_busses; bus; bus = bus->next) {for (dev = bus->devices; dev; dev = dev->next) {
if(dev->descriptor.idVendor==VENDOR_ID&& dev->descriptor.idProduct == PRODUCT_ID) {/* 保存设备信息 */if (g_num < DEVICE_MINOR) {g_list[g_num].udev = dev;  g_num ++;}              }       }}return g_num;
}
/* 找到设备后，我们根据信息打开设备 */
int Device_Open()
{/* 根据情况打开你所需要操作的设备，这里我们仅列出伪代码 */if(g_list[g_num].udev != NULL) {g_list[g_num].device_handle = usb_open(g_list[g_num].udev);
}
}
/* 下面就是操作设备的函数了，我们就不列出来拉，大家可以参考上面的介绍 */
int DeviceWite(int handle)
{/* 填写相关代码，具体查看设备协议*/
}
int DeviceOpen(int handle)
{/* 填写相关代码，具体查看设备协议 */
}
/* 最后不要忘记关闭设备 */
void Device_close(int handle)
{/* 调用usb_close */
}

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