一，前言

这一篇学习分析USB设备驱动程序，主要涉及到USB子系统概览、USB总线驱动框架、USB总线-设备-驱动模型。最后模拟实现一个USB设备驱动程序。

二，USB子系统

2.1 USB驱动基础概念

2.1.1 USB版本

2.1.2 USB主从结构

USB分为USB 主机(USB Host)和USB device(USB设备)。比如USB鼠标插入到电脑，电脑就是USB Host，鼠标就是USB device。所有的USB传输，都是从USB主机这方发起的；USB设备没有"主动"通知USB主机的能力。

2.1.3 USB的传输类型

• 控制传输：控制传输是双向传输，数据量通常比较小，主要指由USB总线驱动程序用来进行查询、配置以及给USB设备发送通用的命令。控制传输典型地用在主计算机和USB外设之间的端点0(Endpoint 0)之间的传输，但是指定供应商的控制传输可能用到其它的端点。比如：USB设备的识别过程。
• 批量传输：主要应用在数据大量传输，同时又没有带宽和间隔时间要求的情况下，进行可靠传输。比如：U盘拷贝数据。
• 中断传输：中断传输主要用于定时查询设备是否有中断数据要传输，设备的端点模式器的结构决定了它的查询频率，从1到255ms之间。这种传输方式典型的应用在少量的、分散的、不可预测数据的传输，比如，键盘和鼠标就属于这一类型。中断传输是单向的并且对于host来说只有输入的方式。
• 实时传输：实时传输提供了确定的带宽和间隔时间，它被用于时间严格并具有较强容错性的流数据传输，或者用于要求恒定的数据传输率的即时应用中。比如：USB摄像头。

2.1.4 USB设备描述符

• 一个USB设备描述符中有多个配置描述符，一个配置描述符中有多个接口描述符，多个接口描述符中有多个节点描述符，多个接口描述符中有多个端点描述符。
• 接口，表示逻辑上的设备，比如USB声卡可以分为接口1-录音设备，接口2-播放设备。
• 访问设备时，即访问某个接口，接口表示逻辑设备。
• 传输数据时，即读写某个端口，端口是数据通道。

2.1.4.1 设备描述符

/* USB_DT_DEVICE: Device descriptor */
struct usb_device_descriptor {
	__u8  bLength; //该结构体大小
	__u8  bDescriptorType; //描述符类型
 
	__le16 bcdUSB; //usb版本号 200->USB2.0
	__u8  bDeviceClass; //设备类 
	__u8  bDeviceSubClass; //设备类子类
	__u8  bDeviceProtocol; //设备协议，以上三点都是USB官方定义
	__u8  bMaxPacketSize0; //端点0最大包大小
	__le16 idVendor; //厂家id
	__le16 idProduct; //产品id
	__le16 bcdDevice; //设备出厂编号
	__u8  iManufacturer; //设备厂商字符串索引
	__u8  iProduct; //产品描述
	__u8  iSerialNumber; //设备序列号字符串索引 
	__u8  bNumConfigurations; //配置的个数
} __attribute__ ((packed));
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2.1.4.2 配置描述符

struct usb_config_descriptor {
	__u8  bLength; //该结构体大小
	__u8  bDescriptorType;//描述符类型（本结构体中固定为0x02)  
 
	__le16 wTotalLength; //该配置下，信息的总长度（包括接口描述符）
	__u8  bNumInterfaces; //接口的个数
	__u8  bConfigurationValue; //Set_Configuration命令所需要的参数值
	__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));
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2.1.4.3 接口描述符

struct usb_interface_descriptor {
	__u8  bLength;		//该结构体大小
	__u8  bDescriptorType;//接口描述符的类型编号(0x04）
 
	__u8  bInterfaceNumber;  //该接口的编号  
	__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
	__u8  bInterfaceSubClass; //子类
	__u8  bInterfaceProtocol; //协议
	__u8  iInterface;//描述该接口的字符串索引值  
} __attribute__ ((packed));
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2.1.4.4 端点描述符

/* USB_DT_ENDPOINT: Endpoint descriptor */
struct usb_endpoint_descriptor {
	__u8  bLength;        //端点描述符字节数大小（7个字节）
	__u8  bDescriptorType;//端点描述符类型编号（0x05) 
 
	__u8  bEndpointAddress; //端点地址及输入输出属性 
	__u8  bmAttributes; //属性，包含端点的传输类型，控制，中断...
	__le16 wMaxPacketSize;  //端点收、发的最大包大小
	__u8  bInterval; //中断传输模式中主机查询端点的时间间隔
 
	/* NOTE:  these two are _only_ in audio endpoints. */
	/* use USB_DT_ENDPOINT*_SIZE in bLength, not sizeof. */
	__u8  bRefresh;
	__u8  bSynchAddress;
} __attribute__ ((packed));
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USB的数据传输对象

端点，一个USB设备可以有多个端点，和主机间的数据传输称为到设备端点的数据传输。比如说，对于一个U盘，可以细分为两个端点，把数据写到U盘的端点1、从U盘的端点2读取数据。

2.2 USB子系统框架

三，USB总线驱动程序

3.1 USB Core

linux-2.6.22.6/drivers/usb/core/usb.c
linux-2.6.22.6/drivers/usb/core/hub.c
待梳理

3.2 USB主机控制器驱动(HCD)

linux-2.6.22.6/drivers/usb/host/ohci-hcd.c
linux-2.6.22.6/drivers/usb/host/ohci-s3c2410.c
待梳理

四，USB设备驱动

linux-2.6.22.6/drivers/hid/usbhid/usbmouse.c

static struct usb_driver usb_mouse_driver = {
	.name		= "usbmouse",
	.probe		= usb_mouse_probe,
	.disconnect	= usb_mouse_disconnect,
	.id_table	= usb_mouse_id_table,
};

static int __init usb_mouse_init(void)
{
	int retval = usb_register(&usb_mouse_driver);
	if (retval == 0)
		info(DRIVER_VERSION ":" DRIVER_DESC);
	return retval;
}
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五，实现一个USB设备驱动程序