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1、-Linu* USB驱动框架分析一事实上，Linu*的设备驱动都遵循一个惯例表征驱动程序用driver更贴切一些，应该称为驱动器比拟好吧的构造体，构造体里面应该包含了驱动程序所需要的所有资源。用OO的术语来说，就是这个驱动器对象所拥有的属性及成员。由于Linu*的内核用c来编写，所以我们也按照这种构造化的思想来分析代码，但我还是希望从OO的角度来阐述这些细节。这个构造体的名字有驱动开发人员决定，比方说，鼠标可能有一个叫做mouse_dev的struct，键盘可能由一个keyboard_dev的structdev fordevice，我们做的只是设备驱动。而这次我们来分析一下Linu*内核源码中
2、的一个usb-skeleton就是usb驱动的骨架咯，自然，他定义的设备构造体就叫做usb-skel：struct usb_skel struct usb_device *udev; /* the usb device for this device */ struct usb_interface * interface; /* the interface for this device */ struct semaphore limit_sem; /* limiting the number of writes in progress */ unsigned char * bulk_in_b
3、uffer; /* the buffer to receive data */ size_t bulk_in_size; /* the size of the receive buffer */ _u8 bulk_in_endpointAddr;/* the address of the bulk in endpoint */ _u8 bulk_out_endpointAddr; /* the address of the bulk out endpoint */ struct kref kref;这里我们得补充说明一下一些USB的协议规*细节。USB能够自动监测设备，并调用相应的驱动程序处理
4、设备，所以其规*实际上是相当复杂的，幸好，我们不必理会大局部细节问题，因为Linu*已经提供相应的解决方案。就我现在的理解来说，USB的驱动分为两块，一块是USB的bus驱动，这个东西，Linu*内核已经做好了，我们可以不管，但我们至少要了解他的功能。形象得说，USB的bus驱动相当于铺出一条路来，让所有的信息都可以通过这条USB通道到达该到的地方，这局部工作由usb_core来完成。当设备接到USB接口时，usb_core就检测该设备的一些信息，例如生产厂商ID和产品的ID，或者是设备所属的class、subclass跟protocol，以便确定应该调用哪一个驱动处理该设备。里面复杂细节我们
5、不用管，我们要做的是另一块工作usb的设备驱动。也就是说，我们就等着usb_core告诉我们要工作了，我们才工作。对于usb规*定义的设备，他们有一个设备的框架，对于开发人员来说，他大概如下图：从开发人员的角度看，每一个usb设备有假设干个配置(configuration)组成，每个配置又可以有多个接口(interface)，每个接口又有多个设置(setting图中没有给出)，而接口本身可能没有端点或者多个端点endpoint。USB的数据交换通过端点来进展，主机与各个端点之间建立起单向的管道来传输数据。而这些接口可以分为四类：控制control用于配置设备、获取设备信息、发送命令或者获取设备
6、的状态报告中断interrupt当USB宿主要求设备传输数据时，中断端点会以一个固定的速率传送少量数据，还用于发送数据到USB设备以控制设备，一般不用于传送大量数据。批量bulk用于大量数据的可靠传输，如果总线上的空间缺乏以发送整个批量包，它会被分割成多个包传输。等时isochronous大量数据的不可靠传输，不保证数据的到达，但保证恒定的数据流，多用于数据采集。Linu*中用struct usb_host_endpoint来描述USB端点，每个usb_host_endpoint中包含一个struct usb_endpoint_descriptor构造体，当中包含该端点的信息以及设备自定义的各
7、种信息，这些信息包括：bEndpointAddressb for byte8位端点地址，其地址还隐藏了端点方向的信息之前说过，端点是单向的，可以用掩码USB_DIR_OUT和USB_DIR_IN来确定。bmAttributes端点的类型，结合USB_ENDPOINT_*FERTYPE_MASK可以确定端点是USB_ENDPOINT_*FER_ISOC等时、USB_ENDPOINT_*FER_BULK批量还是USB_ENDPOINT_*FER_INT中断。wMa*PacketSize端点一次处理的最大字节数。发送的BULK包可以大于这个数值，但会被分割传送。bInterval如果端点是中断类型，
8、该值是端点的间隔设置，以毫秒为单位。 在逻辑上，一个USB设备的功能划分是通过接口来完成的。比方说一个USB扬声器，可能会包括有两个接口：一个用于键盘控制，另外一个用于音频流传输。而事实上，这种设备需要用到不同的两个驱动程序来操作，一个控制键盘，一个控制音频流。但也有例外，比方蓝牙设备，要求有两个接口，第一用于ACL跟EVENT的传输，另外一个用于SCO链路，但两者通过一个驱动控制。在Linu*上，接口使用structusb_interface来描述，以下是该构造体中比拟重要的字段：struct usb_host_interface *altsetting注意不是usb_interface其实
9、据我理解，他应该是每个接口的设置，虽然名字上有点奇怪。该字段是一个设置的数组一个接口可以有多个设置，每个usb_host_interface都包含一套由struct usb_host_endpoint定义的端点配置。但这些配置次序是不定的。unsigned num_altstting可选设置的数量，即altsetting所指数组的元素个数。struct usb_host_interface *cur_altsetting当前活动的设置，指向altsetting数组中的一个。int minor当捆绑到该接口的USB驱动程序使用USB主设备号时，USB core分配的次设备号。仅在成功调用usb_
10、register_dev之后才有效。除了它可以用struct usb_host_config来描述之外，到现在为止，我对配置的了解不多。而整个USB设备则可以用struct usb_device来描述，但根本上只会用它来初始化函数的接口，真正用到的应该是我们之前所提到的自定义的一个构造体。Linu* USB驱动框架分析二好，了解过USB一些规*细节之后，我们现在来看看Linu*的驱动框架。事实上，Linu*的设备驱动，特别是这种hotplug的USB设备驱动，会被编译成模块，然后在需要时挂在到内核。要写一个Linu*的模块并不复杂，以一个helloworld为例：*include*includ
11、eMODULE_LICENSE(“GPL);static int hello_init(void) printk(KERN_ALERT “Hello World!n); return 0;static int hello_e*it(void) printk(KERN_ALERT “GOODBYE!n);module_init(hello_init);module_e*it(hello_e*it);这个简单的程序告诉大家应该怎么写一个模块，MODULE_LICENSE告诉内核该模块的信息，很多情况下，用GPL或者BSD，或者两个，因为一个私有模块一般很难得到社区的帮助。module_init和m
12、odule_e*it用于向内核注册模块的初始化函数和模块退出函数。如程序所示，初始化函数是hello_init，而退出函数是hello_e*it。 另外，要编译一个模块通常还需要用到内核源码树种的makefile，所以模块的Makefile可以写成：ifneq ($(KERNELRELEASE),)obj-m:= hello.o*usb-dongle.oelseKDIR:= /usr/src/linu*-headers-$(shell uname -r)BDIR:= $(shell pwd)default: $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules.PHONY:
13、cleanclean: make -C $(KDIR) M=$(BDIR) cleanendif可以用insmod跟rmmod来验证模块的挂在跟卸载，但必须用root的身份登陆命令行，用普通用户加su或者sudo在Ubuntu上的测试是不行的。Linu* USB驱动框架分析三下面分析一下usb-skeleton的源码。这个*例程序可以在linu*-/drivers/usb下找到，其他版本的内核程序源码可能有所不同，但相差不大。大家可以先找到源码看一看，先有个整体印象。之前已经提到，模块先要向内核注册初始化跟销毁函数： static int _init usb_skel_init(void) i
14、nt result; /* register this driver with the USB subsystem */ result = usb_register(&skel_driver); if (result) err(usb_register failed. Error number %d, result); return result; static void _e*it usb_skel_e*it(void) /* deregister this driver with the USB subsystem */ usb_deregister(&skel_driver); modu
15、le_init (usb_skel_init); module_e*it (usb_skel_e*it); MODULE_LICENSE(GPL); 从代码开来，这个init跟e*it函数的作用只是用来注册驱动程序，这个描述驱动程序的构造体是系统定义的标准构造struct usb_driver,注册和注销的方法很简单，usb_registerstruct *usb_driver, usb_deregisterstruct *usb_driver。那这个构造体需要做些什么呢.他要向系统提供几个函数入口，跟驱动的名字： static struct usb_driver skel_driver = .name = skeleton, .
