初次接觸與os相關的裝置驅動編寫,感覺還挺有意思的,為了不至於忘掉看過的東西,筆記跟總結當然不可缺,更何況我決定為嵌入式賣命了。好,言歸正傳,我
說一說這段時間的收穫,跟大家分享一下linux的驅動開發。但這次只先針對linux的usb子系統作分析,因為周五研討老闆催貨。當然,還會順帶提一
下其他的驅動程式寫法。
事實上,linux的裝置驅動都遵循乙個慣例——表徵驅動程式(用driver更貼切一些,應該稱為驅動器比較好吧)的結構體,結構體裡面應該包含了驅動
程式所需要的所有資源。用oo的術語來說,就是這個驅動器物件所擁有的屬性及成員。由於linux的核心用c來編寫,所以我們也按照這種結構化的思想來分
析**,但我還是希望從oo的角度來闡述這些細節。這個結構體的名字有驅動開發人員決定,比如說,滑鼠可能有乙個叫做mouse_dev的struct,
鍵盤可能由乙個keyboard_dev的struct(dev for
device,我們做的只是裝置驅動)。而這次我們來分析一下linux核心原始碼中的乙個usb-skeleton(就是usb驅動的骨架咯),自然,他
定義的裝置結構體就叫做usb-skel:
struct usb_skel ;
這裡我們得補充說明一下一些usb的協議規範細節。usb能夠自動監測裝置,並呼叫相應得驅
動程式處理裝置,所以其規範實際上是相當複雜的,幸好,我們不必理會大部分細節問題,因為linux已經提供相應的解決方案。就我現在的理解來說,usb
的驅動分為兩塊,一塊是usb的bus驅動,這個東西,linux核心已經做好了,我們可以不管,但我們至少要了解他的功能。形象得說,usb的bus驅
動相當於鋪出一條路來,讓所有的資訊都可以通過這條usb通道到達該到的地方,這部分工作由usb_core來完成。當裝置接到usb介面
是,usb_core就檢測該裝置的一些資訊,例如生產廠商id和產品的id,或者是裝置所屬的class、subclass跟protocol,以便確
定應該呼叫哪乙個驅動處理該裝置。裡面複雜細節我們不用管,我們要做的是另一塊工作——usb的裝置驅動。也就是說,我們就等著usb_core告訴我們
要工作了,我們才工作。對於usb規範定義的裝置,他們有乙個裝置的框架,對於開發人員來說,他大概如圖所示:
從開發人員的角度看,每乙個usb裝置有若干個配置(configuration)組成,每
個配置又可以有多個介面(inte***ce),每個介面又有多個設定(setting圖中沒有給出),而介面本身可能沒有端點或者多個端點(end
point)。usb的資料交換通過端點來進行,主機與各個端點之間建立起單向的管道來傳輸資料。而這些介面可以分為四類:
控制(control)
用於配置裝置、獲取裝置資訊、傳送命令或者獲取裝置的狀態報告
中斷(interrupt)
當usb宿主要求裝置傳輸資料時,中斷端點會以乙個固定的速率傳送少量資料,還用於傳送資料到usb裝置以控制裝置,一般不用於傳送大量資料。
批量(bulk)
用於大量資料的可靠傳輸,如果匯流排上的空間不足以傳送整個批量包,它會被分割成多個包傳輸。
等時(isochronous)
大量資料的不可靠傳輸,不保證資料的到達,但保證恆定的資料流,多用於資料採集。
linux中用struct usb_host_endpoint來描述usb端點,每個usb_host_endpoint中包含乙個struct usb_endpoint_descriptor結構體,當中包含該端點的資訊以及裝置自定義的各種資訊,這些資訊包括:
bendpointaddress(b for byte)
8位端點位址,其位址還隱藏了端點方向的資訊(之前說過,端點是單向的),可以用掩碼usb_dir_out和usb_dir_in來確定。
bmattributes
端點的型別,結合usb_endpoint_xfertype_mask可以確定端點是usb_endpoint_xfer_isoc(等時)、usb_endpoint_xfer_bulk(批量)還是usb_endpoint_xfer_int(中斷)。
wmaxpacketsize
端點一次處理的最大位元組數。傳送的bulk包可以大於這個數值,但會被分割傳送。
binterval
如果端點是中斷型別,該值是端點的間隔設定,以毫秒為單位。
在邏輯上,乙個usb裝置的功能劃分是通過介面來完成的。比如說乙個usb揚聲器,可能會包括有兩個介面:乙個用於鍵盤控制,另外乙個用於音訊流傳輸。而
事實上,這種裝置需要用到不同的兩個驅動程式來操作,乙個控制鍵盤,乙個控制音訊流。但也有例外,比如藍芽裝置,要求有兩個介面,第一用於acl跟
event的傳輸,另外乙個用於sco鏈路,但兩者通過乙個驅動控制。在linux上,介面使用struct
usb_inte***ce來描述,以下是該結構體中比較重要的字段:
struct usb_host_inte***ce *altsetting(注意不是usb_inte***ce)
其實據我理解,他應該是每個介面的設定,雖然名字上有點奇怪。該字段是乙個設定的陣列(乙個介面可以有多個設定),每個usb_host_inte***ce都包含一套由struct usb_host_endpoint定義的端點配置。但這些配置次序是不定的。
unsigned num_altstting
可選設定的數量,即altsetting所指陣列的元素個數。
struct usb_host_inte***ce *cur_altsetting
當前活動的設定,指向altsetting陣列中的乙個。
int minor
當**到該介面的usb驅動程式使用usb主裝置號時,usb core分配的次裝置號。僅在成功呼叫usb_register_dev之後才有效。
除了它可以用struct usb_host_config來描述之外,到現在為止,我對配置的了解不多。而整個usb裝置則可以用struct usb_device來描述,但基本上只會用它來初始化函式的介面,真正用到的應該是我們之前所提到的自定義的乙個結構體。
Linux USB驅動框架分析
一 引言 隨著微電子技術的不斷創新和發展,嵌入計算系統 簡稱嵌入系統 作為計算機應用的乙個重領域,已深入到社會的方方面面,越來越為人們關注。我們為某煤礦企業開發的監控系統作為乙個智慧型分站,其系統就是採用嵌入式作業系統windows ce.net。二 嵌入式作業系統 嵌入式系統是以應用為中心 以計算...
Linux USB驅動框架分析(一)
linux usb驅動框架分析 一 初次接觸與os相關的裝置驅動編寫,感覺還挺有意思的,為了不至於忘掉看過的東西,筆記跟總結當然不可缺,更何況我決定為嵌入式賣命了。好,言歸正傳,我 說一說這段時間的收穫,跟大家分享一下linux的驅動開發。但這次只先針對linux的usb子系統作分析,因為周五研討老...
Linux USB驅動框架分析(一)
linux usb驅動框架分析 一 初次接觸與os相關的裝置驅動編寫,感覺還挺有意思的,為了不至於忘掉看過的東西,筆記跟總結當然不可缺,更何況我決定為嵌入式賣命了。好,言歸正傳,我說一說這段時間的收穫,跟大家分享一下linux的驅動開發。但這次只先針對linux的usb子系統作分析,因為周五研討老闆...