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  • 2.6 USB摄像头驱动之USB描述符

    学习目标:分析USB摄像头驱动的描述符;

    一、USB设备描述符

    在usb设备驱动分析那一节,也用到了usb描述符。

    usb描述符可分为:

    USB设备描述符(usb_device_descriptor);

    USB配置描述符(usb_config_descriptor);

    USB接口描述符(usb_interface_descriptor);

    USB端点描述符(usb_endpoint_descriptor);

    其中,一个USB设备描述符可以有多个配置描述符;配置描述符可以有多个接口描述符(比如声卡驱动,就有两个接口:录音接口和播放接口);一个接口描述符可以有多个端点描述符。

    二、结构体分析

    1、USB设备描述符(usb_device_descriptor)

    定义

        struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);
        struct usb_device_descriptor *descriptor = &dev->descriptor;

    struct usb_device_descriptor {
     __u8  bLength;                          //本描述符的size
     __u8  bDescriptorType;              //描述符的类型,这里是设备描述符DEVICE
     __u16 bcdUSB;                           //指明usb的版本,比如usb2.0
     __u8  bDeviceClass;                 //
     __u8  bDeviceSubClass;             //子类
     __u8  bDeviceProtocol;              //指定协议
     __u8  bMaxPacketSize0;            //端点0对应的最大包大小
     __u16 idVendor;                         //厂家ID
     __u16 idProduct;                        //产品ID
     __u16 bcdDevice;                       //设备的发布号
     __u8  iManufacturer;                 //字符串描述符中厂家ID的索引
     __u8  iProduct;                         //字符串描述符中产品ID的索引
     __u8  iSerialNumber;                 //字符串描述符中设备序列号的索引
     __u8  bNumConfigurations;              //配置描述符的个数,表示有多少个配置描述符
    } __attribute__ ((packed));

    源码位置:usb_device结构体下

    struct usb_device {
       int devnum;           //设备号,是在USB总线的地址
       char devpath [16];       //用于消息的设备ID字符串
       enum usb_device_state state; //设备状态:已配置、未连接等等
       enum usb_device_speed speed; //设备速度:高速、全速、低速或错误
      
       struct usb_tt *tt;       //处理传输者信息;用于低速、全速设备和高速HUB
       int ttport;           //位于tt HUB的设备口
      
       unsigned int toggle[2];    //每个端点的占一位,表明端点的方向([0] = IN, [1] = OUT)  
       struct usb_device *parent;  //上一级HUB指针
       struct usb_bus *bus;       //总线指针
       struct usb_host_endpoint ep0; //端点0数据
       struct device dev;         //一般的设备接口数据结构
     
       struct usb_device_descriptor descriptor; //USB设备描述符,
       struct usb_host_config *config;       //设备的所有配置结构体,配置结构体里包含了配置描述符
       struct usb_host_config *actconfig;     //被激活的设备配置
       struct usb_host_endpoint *ep_in[16];     //输入端点数组
       struct usb_host_endpoint *ep_out[16];     //输出端点数组
      
       char **rawdescriptors;             //每个配置的raw描述符
      
       unsigned short bus_mA;         //可使用的总线电流
    
       u8 portnum;               //父端口号
       u8 level;                //USB HUB的层数
      
       unsigned can_submit:1;         //URB可被提交标志
       unsigned discon_suspended:1;      //暂停时断开标志
       unsigned persist_enabled:1;       //USB_PERSIST使能标志
       unsigned have_langid:1;         //string_langid存在标志
       unsigned authorized:1; 
       unsigned authenticated:1;
       unsigned wusb:1;             //无线USB标志
       int string_langid;             //字符串语言ID
      
       /* static strings from the device */ //设备的静态字符串
       char *product;               //产品名
       char *manufacturer;             //厂商名
       char *serial;                 //产品串号
      
       struct list_head filelist;         //此设备打开的usbfs文件
      #ifdef CONFIG_USB_DEVICE_CLASS
       struct device *usb_classdev;       //用户空间访问的为usbfs设备创建的USB类设备
      #endif
      #ifdef CONFIG_USB_DEVICEFS
       struct dentry *usbfs_dentry;        //设备的usbfs入口
      #endif
      
       int maxchild;                     //(若为HUB)接口数
       struct usb_device *children[USB_MAXCHILDREN];//连接在这个HUB上的子设备
       int pm_usage_cnt;                 //自动挂起的使用计数
       u32 quirks; 
       atomic_t urbnum;                   //这个设备所提交的URB计数
      
       unsigned long active_duration;         //激活后使用计时
    
      #ifdef CONFIG_PM                 //电源管理相关
       struct delayed_work autosuspend;       //自动挂起的延时
       struct work_struct autoresume;       //(中断的)自动唤醒需求
       struct mutex pm_mutex;           //PM的互斥锁 
      
       unsigned long last_busy;         //最后使用的时间
       int autosuspend_delay; 
       unsigned long connect_time;       //第一次连接的时间
      
       unsigned auto_pm:1;           //自动挂起/唤醒
       unsigned do_remote_wakeup:1;     //远程唤醒
       unsigned reset_resume:1;       //使用复位替代唤醒
       unsigned autosuspend_disabled:1;   //挂起关闭
       unsigned autoresume_disabled:1;   //唤醒关闭
       unsigned skip_sys_resume:1;     //跳过下个系统唤醒
      #endif
       struct wusb_dev *wusb_dev;     //(如果为无线USB)连接到WUSB特定的数据结构
      };

    2、USB配置描述符(usb_config_descriptor)

    变量定义

        struct usb_host_config *hostconfig;
        struct usb_config_descriptor *config;

    位于:usb_device结构体下

    源码

    struct usb_config_descriptor {   
      __u8  bLength;                          //描述符的长度
      __u8  bDescriptorType;              //描述符类型的编号
    
      __le16 wTotalLength;                        //配置 所返回的所有数据的大小
      __u8  bNumInterfaces;              //配置 所支持的接口个数, 表示有多少个接口描述符
      __u8  bConfigurationValue;        //Set_Configuration命令需要的参数值
      __u8  iConfiguration;                        //描述该配置的字符串的索引值
      __u8  bmAttributes;                         //供电模式的选择
      __u8  bMaxPower;                    //设备从总线提取的最大电流
     } __attribute__ ((packed));

    3、USB接口描述符(usb_interface_descriptor)

    一个USB接口代表一个逻辑上的设备,例如摄像头驱动有两种接口:VC和VS。

    定义

      struct usb_interface *intf;

      struct usb_interface_descriptor *interface;

      interface = &intf->altsetting[j].desc; 

    struct usb_interface_descriptor {  
      __u8  bLength;                          //描述符的长度
      __u8  bDescriptorType;              //描述符类型的编号
    
      __u8  bInterfaceNumber;           //接口的编号
      __u8  bAlternateSetting;            //备用的接口描述符编号,提供不同质量的服务参数.
      __u8  bNumEndpoints;              //要使用的端点个数(不包括端点0), 表示有多少个端点描述符,比如鼠标就只有一个端点
      __u8  bInterfaceClass;              //接口类型,与驱动的id_table 
      __u8  bInterfaceSubClass;                 //接口子类型
      __u8  bInterfaceProtocol;                 //接口所遵循的协议
      __u8  iInterface;                        //描述该接口的字符串索引值
     } __attribute__ ((packed)

    4、USB端点描述符(usb_endpoint_descriptor)

    定义

        struct usb_endpoint_descriptor  *endpoint;

        endpoint = &intf->altsetting[j].endpoint[m].desc;

    源码

    struct usb_host_endpoint {
      struct usb_endpoint_descriptor desc; //端点描述符
      struct usb_ss_ep_comp_descriptor ss_ep_comp;//超快速端点描述符
      struct list_head urb_list; //本端口对应的urb链表
      void *hcpriv;
      struct ep_device *ep_dev; /* For sysfs info */
    
      unsigned char *extra; /* Extra descriptors */
      int extralen;
      int enabled;//使能的话urb才能被提交到此端口
    };
    struct usb_endpoint_descriptor {
    __u8  bLength;                          //描述符的长度
    __u8  bDescriptorType;              //描述符类型的编号
    
    __u8  bEndpointAddress;              //端点编号,比如端点1,就是1
    __u8  bmAttributes;                  //端点的属性, 比如中断传输类型,输入类型
    __le16 wMaxPacketSize;               //一个端点的最大包大小,
    __u8  bInterval;                     //间隔时间,用在中断传输上,比如间隔时间查询鼠标的数据
    
     
    /* NOTE:  these two are _only_ in audio endpoints. */
    /* use USB_DT_ENDPOINT*_SIZE in bLength, not sizeof. */
    __u8  bRefresh;
    __u8  bSynchAddress;
    
    } __attribute__ ((packed));

    5、接口关联描述符 (Interface Association Descriptor

    作用:描述设备功能需要的一个视频控制接口VC和一个或多个视频流接口VS的视频接口集合。

    定义

          struct usb_interface_assoc_descriptor *assoc_desc;
               assoc_desc = hostconfig->intf_assoc[0];

    源码

    /* USB_DT_INTERFACE_ASSOCIATION: groups interfaces */
    struct usb_interface_assoc_descriptor {
     __u8  bLength;         //描述符的长度
     __u8  bDescriptorType;     //描述符类型的编号
     __u8  bFirstInterface;
     __u8  bInterfaceCount;    //接口数目
     __u8  bFunctionClass;           //接口类型,与驱动的id_table 
     __u8  bFunctionSubClass;   //接口子类型
     __u8  bFunctionProtocol;   //接口所遵循的协议
     __u8  iFunction;
    } __attribute__ ((packed));
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