第8章--USB设备驱动移植-Linux系统移植(第2版)-教学课件.ppt

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1、第8章 USB设备驱动移植8.1 USB协议8.2 USB主机驱动8.3 USB设备驱动8.4 USB鼠标键盘驱动8.5 U盘驱动8.1 USB协议8.1.1 USB协议的系统主要组成部分8.1.2 总线物理拓扑结构 8.1.3 USB设备、配置、接口、端点8.1.4 USB设备状态8.1.5 USB枚举过程8.1.6 USB请求块（URB）8.1.1 USB协议的系统主要组成部分USB系统主要可分为3个部分：USB的连接部分、USB的设备和USB的主机。8.1.2 总线物理拓扑结构 USB系统中的主机和设备采用的是星形连接方式。1.设备描述符USB设备描述符被定义为usb_device_de

2、scriptor结构体struct usb_device_descriptor _u8 bLength;/描述符长度_u8 bDescriptorType;/描述符类型编号_le16 bcdUSB;/USB版本号_u8 bDeviceClass;/USB分配的设备类code_u8 bDeviceSubClass;/USB分配的子类code_u8 bDeviceProtocol;/USB分配的协议code_u8 bMaxPacketSize0;/endpoint0最大包大小_le16 idVendor;/厂商编号_le16 idProduct;/产品编号_le16 bcdDevice;/设备出厂

3、编号_u8 iManufacturer;/描述厂商字符串的索引_u8 iProduct;/描述产品字符串的索引_u8 iSerialNumber;/描述设备序列号字符串的索引_u8 bNumConfigurations;/可能的配置数量 _attribute_(packed);2.配置描述符USB配置描述符在内核中被定义为usb_host_config结构体struct usb_config_descriptor _u8 bLength;/描述符长度_u8 bDescriptorType;/描述符类型编号_le16 wTotalLength;/配置所返回的所有数据的大小_u8 bNumInte

4、rfaces;/配置所支持的接口数_u8 bConfigurationValue;/Set_Configuration命令需要的参数值_u8 iConfiguration;/描述该配置字符串的索引值_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.接口描述符USB接口描述符在内核中被定义为usb_interface结构体struct usb_interface_descriptor _u8 bLength;/描述符长度_u8 bDescriptorType;/描述符类型_u8 bInterfac

5、eNumber;/接口的编号_u8 bAlternateSetting;/备用的接口描述符编号_u8 bNumEndpoints;/该接口使用的端点数，不包括端点0_u8 bInterfaceClass;/接口类型_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);5.字符串描述符字符串描述符被定义为usb_string_descriptor结构体struct usb_string_descriptor _u8 bLength;

6、/描述符长度_u8 bDescriptorType;/描述符类型_le16 wData1;/UTF-16LE 编码 _attribute_(packed);8.1.4 USB设备状态USB设备状态分为6种状态，分别是连接态、加电态、默认态、编址态、配置态和挂起态。8.1.6 USB请求块（URB）USB请求块（USB request block，URB）是USB设备驱动中用来描述与USB设备通信所用的基本载体和核心数据结构，与网络设备驱动中的sk_buff结构体类似，是USB主机与设备之间传输数据的封装。2.初始化URB函数根据USB的设备端点类型来分，有3种初始化函数。（1）对于中断URB，

7、其初始化函数为：static inline void usb_fill_int_urb(struct urb*urb,struct usb_device*dev,unsigned int pipe,void*transfer_buffer,int buffer_length,usb_complete_t complete_fn,void*context,int interval)urb-dev=dev;urb-pipe=pipe;urb-transfer_buffer=transfer_buffer;urb-transfer_buffer_length=buffer_length;urb-co

8、mplete=complete_fn;urb-context=context;if(dev-speed=USB_SPEED_HIGH)urb-interval=1 interval=interval;urb-start_frame=-1;2.初始化URB函数（2）对于控制URB，其初始化函数为：static inline void usb_fill_control_urb(struct urb*urb,struct usb_device*dev,unsigned int pipe,unsigned char*setup_packet,void*transfer_buffer,int buffe

9、r_length,usb_complete_t complete_fn,void*context)urb-dev=dev;urb-pipe=pipe;urb-setup_packet=setup_packet;urb-transfer_buffer=transfer_buffer;urb-transfer_buffer_length=buffer_length;urb-complete=complete_fn;urb-context=context;3释放URB释放由usb_alloc_urb()分配的URB结构体，释放URB的函数如下：void usb_free_urb(struct urb

10、*urb)if(urb)kref_put(&urb-kref,urb_destroy);4提交URB提交URB给USB核心。在完成分配并设置URB后，使用usb_submit_urb()函数把新的URB提交到USB核心，提交URB函数定义如下。int usb_submit_urb(struct urb*urb,gfp_t mem_flags)；8.2 USB主机驱动8.2.1 USB主机驱动结构和功能8.2.2 主机控制器驱动（usb_hcd）8.2.3 OHCI主机控制器驱动8.2.4 S3C24XX OHCI主机控制器驱动实例8.2.1 USB主机驱动结构和功能USB主机控制器有3种标准：

11、OHCI、UHCI和EHCI。Linux中的USB子系统核心模块为USB Core模块，它为USB驱动（device和HC）提供了一个用于访问和控制USB硬件的统一接口。主机控制器驱动程序完成的功能主要包括以下几点：解析和维护URB，根据不同的端点进行分类缓存URB。负责不同USB传输类型的调度工作。负责USB数据的实际传输工作。实现虚拟根HUB的功能。8.2.2 主机控制器驱动（usb_hcd）Linux内核中，USB主机控制器驱动被定义为usb_hcd结构体。在usb_hcd结构体中描述了USB主机控制器的硬件信息、状态和操作函数。usb_hcd的定义在内核drivers/usb/core

12、/hcd.h文件中。8.2.4 S3C24XX OHCI主机控制器驱动实例本节将以S3C24XX OHCI主机控制器驱动的生命周期过程介绍OHCI主机控制器。（1）S3C24XX OHCI主机驱动安装系统后，系统自动识别S3C24XX OHCI主机驱动。（2）识别到主机类型为S3C24XX OHCI后，自动调用驱动函数ohci_hcd_s3c2410_drv_probe()。在该函数中会调用usb_hcd_s3c2410_probe()。（3）在函数usb_hcd_s3c2410_probe()中会调用函数usb_create_hcd()创建主机控制器驱动实例。（4）函数usb_create_

13、hcd()创建主机控制器驱动实例。（5）结构体ohci_s3c2410_hc_driver定义了S3C2410主机控制器驱动。（6）当函数s3c2410_start_hc()被调用时，平台信息被传递。执行S3C2410主机驱动的start时会自动执行函数ohci_s3c2410_start()。8.3 USB设备驱动8.3.1 USB骨架程序分析8.3.2 USB驱动移植的时钟设置8.3.1 USB骨架程序分析在Linux kernel源码目录中driver/usb/usb-skeleton.c中描述USB驱动编写的主要框架。1.设备驱动结构体2.文件操作结构体与设备初始化3.USB骨架程序模

14、块的注册和注销4.USB骨架驱动所支持的设备5.USB骨架驱动探测函数6.USB骨架驱动断开函数2.文件操作结构体与设备初始化static const struct skel_fops=.owner=THIS_MODULE,.read=skel_read,/读操作.write=skel_write,/写操作.open=skel_open,/打开操作.release=skel_release,/释放操作.flush=skel_flush,/清除操作;3.USB骨架程序模块的注册和注销static int _init usb_skel_init(void)int result;/*注册usb驱动*

15、/result=usb_register(&skel_driver);if(result)err(usb_register failed.Error number%d,result);return result;static void _exit usb_skel_exit(void)/*注销USB驱动*/usb_deregister(&skel_driver);当使用rmmod skeleton卸载模块时，usb_skel_exit()函数被调用，调用usb_deregister()函数注销模块驱动。5.USB骨架驱动探测函数当一个设备被安装或者有设备插入后，USB核心认为该驱动程序应该进行

16、处理时，探测函数被调用，探测函数检查传递给它的设备信息，确定驱动程序是否支持该设备。6.USB骨架驱动断开函数当驱动程序因为某种原因（比如被拔出）不应该控制设备时，断开函数skel_disconnect()被调用，该函数做一些清理工作。8.3.2 USB驱动移植的时钟设置在移植USB驱动的过程中，USB时钟设置如果不正确，则会发生超时错误。通过查看S3C2440A芯片资料的USB时钟控制，在S3C2440A内需要PLL（upll）产生48MHz的时钟给USB，UCLK直到PLL（UPLL）被配置才可以提供。8.4 USB鼠标键盘驱动8.4.1 USB鼠标驱动代码分析8.4.2 USB键盘驱动代

17、码分析8.4.3 内核中添加USB鼠标键盘驱动8.4.1 USB鼠标驱动代码分析鼠标输入HID类型，其数据传输采用中断URB，鼠标端点类型为in。USB鼠标驱动的主要部分为其探针函数usb_mouse_probe()和中断函数usb_mouse_irq()。8.4.2 USB键盘驱动代码分析USB键盘的探针函数中不仅通过usb_fill_int_urb()调用函数usb_kbd_irq()来提交键盘按下键的信息，而且也使用了usb_fill_control_urb()调用函数usb_kbd_led()控制键盘Led的状态。8.4.3 内核中添加USB鼠标键盘驱动在内核配置中主要需要添加对USB的支持、对HID接口的支持、对OHCI HCD驱动的支持。8.5 U盘驱动8.5.1 内核配置8.5.2 移植和测试8.5.1 内核配置内核中需要添加对USB存储设备支持、对U盘的存储格式支持、对中文支持的字符编码。（1）添加对USB Mass Storage驱动的支持。（2）配置对文件系统的支持。（3）对字符编码和简体中文的支持。8.5.2 移植和测试移植和测试时，首先需要正确识别设备并找到相应的分区，然后才能执行挂载操作。