Windows：把USB设备（U盘）连接到PC，会自动装一些驱动程序。
问1：为何能知道是什么设备？
答1：Windows里边已经有了USB的总线驱动程序，接入USB设备后，是
USB总线驱动程序负责识别USB设备，给USB设备找到对应的驱动程序。
问2：USB设备种类非常多，为什么一接入电脑，就能识别出来？
答2：PC和USB设备都得遵守一些规范。
如：USB设备接入电脑后，PC机会发出：“你是什么”？
USB设备就必须回答：“我是什么”。
USB总线驱动程序会发出某些命令想获取设备信息（描述符）。
USB设备必须返回“描述符”返回PC
问3：PC机上皆有非常多的USB设备，怎么分辨它们？
USB接口只有4条线：5V，GND，D-，D+
答3：每一个USB设备接入PC时，USB总线驱动程序都会给它分配一个编号
接在USB总线上的没一个USB设备都有自己的编号
PC机想访问某个USB设备时，发出的命令都含有对应的编号。
问4：USB设备刚接入PC是，还没有编号，那么PC怎么把“分配的编号”告诉它？
答4：新接入的USB设备的默认编号是0，在未分配新编号前，PC使用0编号和它通信
问5：为什么一接入USB设备，PC机就能发现它？
答5：PC的USB内部，D-、D+接有15k的下拉电阻，未接设备时为低电平。
USB设备的USB口内部，D-或D+接有1.5K的上拉电阻；它一接入PC，就会把PC USB口的D-或D+拉高，从硬件的角度通知PC有新设备接入。
其他概念:
1. USB是主从结构的
所有的USB传输，都是从USB主机这方发起；USB设备没有"主动"通知USB主机的能力。
例子：USB鼠标滑动一下立刻产生数据，但是它没有能力通知PC机来读数据，只能被动地等得PC机来读。
2. USB的传输类型:
a. 控制传输：可靠，时间有保证，比如：USB设备的识别过程
b. 批量传输: 可靠, 时间没有保证, 比如：U盘
c. 中断传输：可靠，实时，比如：USB鼠标
d. 实时传输：不可靠，实时，比如：USB摄像头
3. USB传输的对象：端点(endpoint)
我们说"读U盘"、"写U盘"，可以细化为：把数据写到U盘的端点1，从U盘的端点2里读出数据
除了端点0外，每一个端点只支持一个方向的数据传输
端点0用于控制传输，既能输出也能输入
4. 每一个端点都有传输类型，传输方向
5. 术语里、程序里说的输入(IN)、输出(OUT) "都是" 基于USB主机的立场说的。
比如鼠标的数据是从鼠标传到PC机, 对应的端点称为"输入端点"
6. USB总线驱动程序的作用
a. 识别USB设备
b. 查找并安装对应的设备驱动程序
c. 提供USB读写函数
USB驱动程序框架:
app:
-------------------------------------------
USB设备驱动程序 // 知道数据含义
内核 --------------------------------------
USB总线驱动程序 // 1. 识别, 2. 找到匹配的设备驱动, 3. 提供USB读写函数 (它不知道数据含义)
-------------------------------------------
USB主机控制器
UHCI OHCI EHCI
硬件 -----------
USB设备
UHCI: intel, 低速(1.5Mbps)/全速(12Mbps)
OHCI: microsoft 低速/全速
EHCI: 高速(480Mbps)
USB总线驱动程序的作用
1. 识别USB设备
1.1 分配地址
1.2 并告诉USB设备(set address)
1.3 发出命令获取描述符
描述符的信息可以在includelinuxusbCh9.h看到
2. 查找并安装对应的设备驱动程序
3. 提供USB读写函数
把USB设备接到开发板上，看输出信息:
usb 1-1: new full speed USB device using s3c2410-ohci and address 2
usb 1-1: configuration #1 chosen from 1 choice
scsi0 : SCSI emulation for USB Mass Storage devices
scsi 0:0:0:0: Direct-Access HTC Android Phone 0100 PQ: 0 ANSI: 2
sd 0:0:0:0: [sda] Attached SCSI removable disk
拔掉
usb 1-1: USB disconnect, address 2
再接上:
usb 1-1: new full speed USB device using s3c2410-ohci and address 3
usb 1-1: configuration #1 chosen from 1 choice
scsi1 : SCSI emulation for USB Mass Storage devices
scsi 1:0:0:0: Direct-Access HTC Android Phone 0100 PQ: 0 ANSI: 2
sd 1:0:0:0: [sda] Attached SCSI removable disk
在内核目录下搜:
grep "USB device using" * -nR
drivers/usb/core/hub.c:2186: "%s %s speed %sUSB device using %s and address %d ",
每一个硬件都有一个设备描述
/* USB_DT_DEVICE: Device descriptor */ struct usb_device_descriptor { __u8 bLength; __u8 bDescriptorType; __le16 bcdUSB; __u8 bDeviceClass; __u8 bDeviceSubClass; __u8 bDeviceProtocol; __u8 bMaxPacketSize0; __le16 idVendor; __le16 idProduct; __le16 bcdDevice; __u8 iManufacturer; __u8 iProduct; __u8 iSerialNumber; __u8 bNumConfigurations; //配置的个数 }
struct usb_config_descriptor { __u8 bLength; __u8 bDescriptorType; __le16 wTotalLength; __u8 bNumInterfaces; //接口个数 __u8 bConfigurationValue; __u8 iConfiguration; __u8 bmAttributes; __u8 bMaxPower; }
/* USB_DT_INTERFACE: Interface descriptor */ struct usb_interface_descriptor { __u8 bLength; __u8 bDescriptorType; __u8 bInterfaceNumber; __u8 bAlternateSetting; __u8 bNumEndpoints; __u8 bInterfaceClass; __u8 bInterfaceSubClass; __u8 bInterfaceProtocol; __u8 iInterface; }
/* USB_DT_ENDPOINT: Endpoint descriptor */ struct usb_endpoint_descriptor { __u8 bLength; __u8 bDescriptorType; __u8 bEndpointAddress; __u8 bmAttributes; //属性 ，是输入还是输出，是实时端点还是别的？
__le16 wMaxPacketSize; __u8 bInterval; /* NOTE: these two are _only_ in audio endpoints. */ /* use USB_DT_ENDPOINT*_SIZE in bLength, not sizeof. */ __u8 bRefresh; __u8 bSynchAddress; }
分析：
hub_irq kick_khubd hub_thread hub_events hub_port_connect_change udev = usb_alloc_dev(hdev, hdev->bus, port1); dev->dev.bus = &usb_bus_type; choose_address(udev); // 给新设备分配编号(地址) hub_port_init // usb 1-1: new full speed USB device using s3c2410-ohci and address 3 hub_set_address // 把编号(地址)告诉USB设备 usb_get_device_descriptor(udev, 8); // 获取设备描述符 retval = usb_get_device_descriptor(udev, USB_DT_DEVICE_SIZE); usb_new_device(udev) err = usb_get_configuration(udev); // 把所有的描述符都读出来，并解析 usb_parse_configuration device_add // 把device放入usb_bus_type的dev链表, // 从usb_bus_type的driver链表里取出usb_driver， // 把usb_interface和usb_driver的id_table比较 // 如果能匹配，调用usb_driver的probe
推荐书籍：《LINUX内核源代码情景分析》
怎么写USB设备驱动程序？
1. 分配/设置usb_driver结构体
.id_table
.probe
.disconnect
2. 注册
简单程序：
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 8 static struct usb_device_id usbmouse_as_key_id_table [] = { 9 { USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT, 10 USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE) }, 11 //{USB_DEVICE(0x1234,0x5678)}, 12 { } /* Terminating entry */ 13 }; 14 15 16 static int usbmouse_as_key_probe(struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id) 17 { 18 printk("found usbmouse! "); 19 return 0; 20 } 21 22 static void usbmouse_as_key_disconnect(struct usb_interface *intf) 23 { 24 printk("disconnect usbmouse! "); 25 } 26 27 /* 1. 分配/设置usb_driver */ 28 static struct usb_driver usbmouse_as_key_driver = { 29 .name = "usbmouse_as_key_", 30 .probe = usbmouse_as_key_probe, 31 .disconnect = usbmouse_as_key_disconnect, 32 .id_table = usbmouse_as_key_id_table, 33 }; 34 35 36 static int usbmouse_as_key_init(void) 37 { 38 /* 2. 注册 */ 39 usb_register(&usbmouse_as_key_driver); 40 return 0; 41 } 42 43 static void usbmouse_as_key_exit(void) 44 { 45 usb_deregister(&usbmouse_as_key_driver); 46 } 47 48 module_init(usbmouse_as_key_init); 49 module_exit(usbmouse_as_key_exit); 50 51 MODULE_LICENSE("GPL");
测试:
1. make menuconfig去掉原来的USB鼠标驱动
-> Device Drivers
-> HID Devices
<> USB Human Interface Device (full HID) support
2. make uImage 并使用新的内核启动
3. insmod usbmouse_as_key.ko
4. 在开发板上接入、拔出USB鼠标就可以看到效果。