USB(Universal Serial Bus )，通用串行总线，是一种外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的，自1996年推出后，已成功替代串口和并口，成为当今个人电脑和大量智能设备的必配接口之一。

linux内核支持两种类型的USB驱动程序，一种是PC机的USB驱动程序控制插入其中的USB设备，另一种是USB设备和主机通信。

第一种软件架构                                                          第二种软件架构

                    

这里我学习的是第一种

对于每个USB系统来说，都有主机控制器的设备，该控制器和一个根Hub作为一个整体。这个根Hub下可以接多级的Hub，每个子Hub又可以接子Hub。每个USB设备作为一个节点接在不同级别的Hub上。每条USB总线上最多可以接127个设备。

常见的USB主控制器规格有：

OHCI：主要是非PC系统上的USB芯片,应用于嵌入式系统，遵循USB1.1规范

UHCI：大多是Intel和Via主板上的USB控制器芯片。他们都是由USB1.1规格的。

EHCI是由Intel等几个厂商研发，兼容OHCI UHCI ，遵循USB2.0规范。

设备基础

USB设备种类繁多，但遵循一些规范。接入电脑，USB总线驱动程序会发出命令获取设备信息(描述符)，USB设备会返回描述符给PC，USB设备有5中描述符：设备描述符，配置描述符，接口描述符，端点描述符，字符串描述符。一个USB设备只有一个设备描述符。

在USB设备的逻辑组织中，包含设备、配置、接口和端点4个层次。设备通常有一个或多个配置,配置通常有一个或多个接口,接口有零或多个端点。

每个USB设备都可以包含一个或多个配置，不同的配置使设备表现不同的功能组合，配置由多个接口组成。一个USB设备驱动程序对应一个USB接口，一个功能复杂的USB设备可以具有多个接口,USB设备中的唯一可寻址的部分是设备端点，端点的作用类似于寄存器.

urb

Linux内核中USB代码通过urb(USB请求块)和USB设备通信，以异步方式往USB设备的 特定USB端点发送/接收数据，每个端点都可以处理一个urb。

urb生命周期

1. USB 设备驱动程序创建并初始化一个访问特定端点的urb，并提交给USB 核心；

2. USB 核心提交该urb到USB主控制器驱动程序；

3. USB 主控制器驱动程序根据该urb描述的信息，来访问USB设备；

4. 当设备访问结束后，USB 主控制器驱动程序通知USB 设备驱动程序。

HID协议

HID(Human Interface Device)，属于人机交互类的设备，如USB鼠标，USB键盘，USB游戏操纵杆等。该类设备必须遵循HID设计规范

USB驱动程序步骤

1 usb驱动使用的是USB总线模式，所有usb驱动都必须创建主要结构体struct usb_driver结构体

static struct usb_driver usbmouse_as_key_driver = {

.name= "usbmouse_as_key_",

.probe= usbmouse_as_key_probe,

.disconnect= usbmouse_as_key_disconnect,

.id_table= usbmouse_as_key_id_table,

};

2 把struct usb_driver 注册到usb核心

usb_register(&usbmouse_as_key_driver);

3 注册设备

input_register_device(uk_dev);

4 分配一块缓冲池存放数据

  1. /* 获取USB设备的某个端点 */

  2. pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);

  3. /* 获取传输的数据的长度 */

  4. len = endpoint->wMaxPacketSize;

  5. /* 分配一块缓冲区用来存放usb鼠标的数据 */

  6. usb_buf = usb_buffer_alloc(dev, len, GFP_ATOMIC, &usb_buf_phys);

5分配、设置、初始化、提交一个urb，urb是用来传递USB主机控制器驱动的数据。当插入的设备和这个usb_driver匹配时，它的probe函数将会调用，我们在probe函数当中实现对urb的一些列操作.

  1. /* 1、分配一个usb请求块 */

  2. usb_buf = usb_buffer_alloc(dev, len, GFP_ATOMIC, &usb_buf_phys);

  3. /* 2、初始化这个usb请求块 */

  4. usb_fill_int_urb(uk_urb, dev, pipe, usb_buf, len, usbmouse_as_key_irq, NULL, endpoint->bInterval);

  5. uk_urb->transfer_dma = usb_buf_phys;

  6. uk_urb->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;

  7. /* 3、提交这个usb请求块 */

  8. usb_submit_urb(uk_urb, GFP_KERNEL);

USB端点有4中类型：控制端点，中断端点，批量端点，等时端点，对应相应urb。其中等时urb没有初始化函数

6 usb鼠标获取数据的中断处理函数，这个函数是在urb初始化的时候传递进来的回调函数，鼠标发生动作时便会触及这个函数的调用，把鼠标的数据传递进来。

  1. /* usb鼠标的中断处理函数 */

  2. static void yl_usbmouse_irq(struct urb *urb)

  3. {

  4. int i = 0;

  5. /* 依次把数据打印出来 */

  6. printk("yl_usbmouse data : ");

  7. for(i = 0; i < g_yl_usbmouse.usb_buf_len; i++)

  8. {

  9. printk("0x%x ", g_yl_usbmouse.usb_buf_virt[i]);

  10. }

  11. printk("\n");

  12. /* 再次提交urb */

  13. usb_submit_urb(g_yl_usbmouse.urb, GFP_ATOMIC);

  14. }

总程序

  1. #include <linux/kernel.h>

  2. #include <linux/slab.h>

  3. #include <linux/module.h>

  4. #include <linux/init.h>

  5. #include <linux/usb/input.h>

  6. #include <linux/hid.h>

  7. static struct input_dev *uk_dev;

  8. static char *usb_buf;

  9. static dma_addr_t usb_buf_phys;

  10. static int len;

  11. static struct urb *uk_urb;

  12. static struct usb_device_id usbmouse_as_key_id_table [] = {

  13. { USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,

  14. USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE) },

  15. //{USB_DEVICE(0x1234,0x5678)},

  16. { }/* Terminating entry */

  17. };

  18. static void usbmouse_as_key_irq(struct urb *urb)

  19. {

  20. static unsigned char pre_val;

  21. int i;

  22. static int cnt = 0;

  23. printk("data cnt %d: ", ++cnt);

  24. for (i = 0; i < len; i++)

  25. {

  26. printk("%02x ", usb_buf[i]);

  27. }

  28. printk("\n");

  29. }

  30. static int usbmouse_as_key_probe(struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id)

  31. {

  32. struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);

  33. struct usb_host_interface *interface;

  34. struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;

  35. int pipe;

  36. interface = intf->cur_altsetting;

  37. endpoint = &interface->endpoint[0].desc;

  38. /* a. 分配一个input_dev */

  39. uk_dev = input_allocate_device();

  40. /* b. 设置 */

  41. /* b.1 能产生哪类事件 */

  42. set_bit(EV_REP, uk_dev->evbit);

  43. /* c. 注册 */

  44. input_register_device(uk_dev);

  45. /* d. 硬件相关操作 */

  46. /* 数据传输3要素: 源,目的,长度 */

  47. /* 源: USB设备的某个端点 */

  48. pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);

  49. /* 长度: */

  50. len = endpoint->wMaxPacketSize;

  51. /* 目的: */

  52. usb_buf = usb_buffer_alloc(dev, len, GFP_ATOMIC, &usb_buf_phys);

  53. /* 使用"3要素" */

  54. /* 分配usb request block */

  55. uk_urb = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL);

  56. /* 使用"3要素设置urb" */

  57. usb_fill_int_urb(uk_urb, dev, pipe, usb_buf, len, usbmouse_as_key_irq, NULL, endpoint->bInterval);

  58. uk_urb->transfer_dma = usb_buf_phys;

  59. uk_urb->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;

  60. /* 使用URB */

  61. usb_submit_urb(uk_urb, GFP_KERNEL);

  62. return 0;

  63. }

  64. static void usbmouse_as_key_disconnect(struct usb_interface *intf)

  65. {

  66. struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);

  67. //printk("disconnect usbmouse!\n");

  68. usb_kill_urb(uk_urb);

  69. usb_free_urb(uk_urb);

  70. usb_buffer_free(dev, len, usb_buf, usb_buf_phys);

  71. input_unregister_device(uk_dev);

  72. input_free_device(uk_dev);

  73. }

  74. /* 1. 分配/设置usb_driver */

  75. static struct usb_driver usbmouse_as_key_driver = {

  76. .name= "usbmouse_as_key_",

  77. .probe= usbmouse_as_key_probe,

  78. .disconnect= usbmouse_as_key_disconnect,

  79. .id_table= usbmouse_as_key_id_table,

  80. };

  81. static int usbmouse_as_key_init(void)

  82. {

  83. /* 2. 注册 */

  84. usb_register(&usbmouse_as_key_driver);

  85. return 0;

  86. }

  87. static void usbmouse_as_key_exit(void)

  88. {

  89. usb_deregister(&usbmouse_as_key_driver);

  90. }

  91. module_init(usbmouse_as_key_init);

  92. module_exit(usbmouse_as_key_exit);

  93. MODULE_LICENSE("GPL");

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