Linux下USB总线驱动.doc

.   (低速USB)(全速USB) (高速USB)USB驱动由USB主机控制器驱动和USB设备驱动组成。USB主机控制器是用来控制USB设备和CPU之间通信的,USB主机控制器驱动主要用来驱动芯片上的主机控制器硬件。USB设备驱动主要是指具体的例如USB鼠标,USB键盘灯设备的驱动。一般的通用的Linux设备,如U盘、USB鼠标、USB键盘,都不需要工程师再编写驱动,需要编写的是特定厂商、特定芯片的驱动,而且往往也可以参考内核中已经提供的驱动模板。USB只是一个总线,真正的USB设备驱动的主体工作仍然是USB设备本身所属类型的驱动,如字符设备、tty设备、块设备、输入设备等。2.   USB主机控制器USB主机控制器属于南桥芯片的一部分,通过PCI总线和处理器通信。USB主机控制器分为UHCI(英特尔提出)、OHCI(康柏和微软提出)、EHCI。其中OHCI驱动程序用来为非PC系统上以及带有SiS和ALi芯片组的PC主办上的USB芯片提供支持。UHCI驱动程序多用来为大多数其他PC主板(包括Intel和Via)上的USB芯片提供支持。ENCI兼容OHCI和UHCI。UHCI的硬件线路比OHCI简单,所以成本较低,但需要较复杂的驱动程序,CPU负荷稍重。主机控制器驱动程序完成的功能主要包括: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;实现虚拟跟HUB的功能。3.   USB设备与USB驱动的匹配USB设备与USB驱动怎么匹配的呢?实际上USB设备中有一个模块叫固件,是固件信息和USB驱动进行的匹配。固件是固化在集成电路内部的程序代码,USB固件中包含了USB设备的出厂信息,标识该设备的厂商ID、产品ID、主版本号和次版本号等。另外固件中还包含一组程序,这组程序主要完成USB协议的处理和设备的读写操作。USB设备固件和USB驱动之间通信的规范是通过USB协议来完成的。4.   USB设备的逻辑结构和端点的传输方式USB设备的逻辑结构包括设备、配置、接口和端点,分别用usb_device、usb_host_config、usb_interface、usb_host_endpoint表示。端点的传输方式包括控制传输、中断传输、批量传输、等时传输。控制传输主要用于向设备发送配置信息、获取设备信息、发送命令道设备,或者获取设备的状态报告。控制传输一般发送的数据量较小,当USB设备插入时,USB核心使用端点0对设备进行配置,另外,端口0与其他端点不一样,端点0可以双向传输。中断传输就是中断端点以一个固定的速度来传输较少的数据,USB键盘和鼠标就是使用这个传输方式。这里说的中断和硬件上下文中的中断不一样,它不是设备主动发送一个中断请求,而是主机控制器在保证不大于某个时间间隔内安排一次传输。中断传输对时间要求比较严格,所以可以用中断传输来不断地检测某个设备,当条件满足后再使用批量传输传输大量的数据。批量传输通常用在数据量大、对数据实时性要求不高的场合,例如USB打印机、扫描仪、大容量存储设备、U盘等。等时传输同样可以传输大批量数据,但是对数据是否到达没有保证,它对实时性的要求很高,例如音频、视频等设备。5.   USB的URB请求块USB请求块(USBrequestblock,urb)是USB主机控制器和设备通信的主要数据结构,主机和设备之间通过urb进行数据传输。当主机控制器需要与设备交互时,只需要填充一个urb结构,然后将其提交给USB核心,由USB核心负责对其进行处理。URB处理流程:Step1:创建一个URB结构体usb_alloc_urb()Step2:初始化,被安排一个特定的USB设备的特定端点。fill_int/bulk/control_urb()Step3:被USB设备驱动提交给USB核心usb_submit_urb(),注意GPF_ATOMIC,GPF_NOIO,GPF_KERNEL的使用区别。Step4:提交由USB核心指定的USB主机控制器驱动,被主机控制器驱动处理,进行一次到USB设备的传输,该过程由USB核心和主机控制器完成,不受USB设备驱动控制Step5:当urb完成,USB主机控制器驱动通知USB设备驱动。简单的批量与控制URB有时候USB驱动程序只是从USB设备上接收或发送一些简单的数据,这时候可以使用usb_bulk/control_msg()完成,这两个函数是同步的,因此不能在中断上下文和持有自旋锁的情况下使用。6.   USB的枚举过程内核辅助线程khubd用来监视与该集线器连