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linux下编写usb驱动实例

DS小龙哥 DS小龙哥     2022-12-01     196

关键词：

1.1 Linux下USB驱动开发介绍​

USB 是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准，也是一种输入输出接口的技术规范，被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品，USB 就是简写，中文叫通用串行总线。我们知道总线是用来通信的，所以USB总线就是一个种通信协议，你的设备支持什么协议就得使用哪一种总线协议与之通信。比如: EEPROM支持IIC协议，那么我们就得使用IIC总线与之通信，而EEPROM设备在制造过程中也必须遵循IIC协议设计。​

在学习驱动开发实例之前，先了解几个USB总线通信的问题：​

  • 问题1: USB设备那么多，他们怎么分类的？​USB设备按照传输类型分，主要分为4类: 控制传输，中断传输，等时传输，批量传输。​
    其中控制传输时每个USB设备都必须支持的，通常用来获取设备描述符，设置设备的状态等。从USB设备插入到拔出的过程中一定为产生控制传输，不管当前设备是否被主机支持。​
    中断传输的经典代表是USB鼠标和USB键盘，这里说的中断不是真正硬件发出的中断，而是一种轮询机制，​
    USB设备驱动程序里可以设置轮询时间的间隔，也就是主机可以按照这个间隔时间来轮询设备。​
    批量传输的经典代表是U盘，数据可靠，时间不可靠。​
    等时传输的经典代表是摄像头，数据不可靠，时间可靠。​
  • 问题2: 当USB设备插入系统时(USB主机)，系统怎么知道这是什么设备？当USB设备插入系统之后，根据硬件设计的特性，会被USB主机控制器第一时间知道，然后主机控制器就会问当前插入的设备是什么设备。这里就引入了一个概念叫做描述符。
    描述符有很多种，最基本的有4种:设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符。一个∪SB设备必须同时支持这四大描述符，一般这些描述符都存放在USB设备的EEPROM里。设备描述符包含了设备遵循的 USB 的版本号、设备类、设备子类、制造商、产品编号等信息，主机会通过控制传输的方式获取这个设备描述符，通过这个设备描述符就能知道当前是什么设备了。

1.2 USB鼠标与键盘驱动编写实例​

Linux内核默认是支持鼠标驱动的，想要自己重新编写鼠标驱动，需要先将内核自带的鼠标驱动先去除掉。​

[root@wbyq linux-3.5]# make menuconfig​


Device Drivers ---> ​

HID support --->​

USB HID support --->​

< > USB HID transport layer //传输层​

Linux内核里自带的鼠标驱动源码: \\drivers\\hid\\usbhid\\usbmouse.c​

Linux内核里自带的键盘驱动:源码 \\drivers/usb/input/usbkbd.c​

  • USB键盘和USB鼠标都属于HID人机交互类，都使用的是中断方式传输数据。代码区别只是匹配的类型不一样而已，其他处理代码通用。

    • Linux下编写USB驱动实例​_USB驱动

  • 下面是鼠标和键盘的模板:

#include <linux/init.h>​

#include <linux/module.h>​

#include <linux/usb.h>​

#include <linux/usb/input.h>​

#include <linux/hid.h>​


/*​

本程序为USB鼠标驱动程序,要安装本驱动，需要先将内核自带的USB驱动程序卸载掉​

*/​


//定义USB的IDTAB 24ae:2002​

static const struct usb_device_id tiny4412_usb_id[] = ​

//148f:7601​

USB_DEVICE(0x148f,0x7601),/*360WIFI的制造商ID和产品ID */​

USB_DEVICE(0x1c4f,0x0051),/*当前鼠标的ID 1c4f:0051*/​

,​

;​


//USB鼠标的ID​

static struct usb_device_id usb_mouse_id[] = ​

USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,​

USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE) ,​

/* 终止进入 */​

;​


//USB键盘的ID​

static struct usb_device_id usb_kbd_id_table [] = ​

USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,​

USB_INTERFACE_PROTOCOL_KEYBOARD) ,​

​

;​


int size;​

static unsigned char *buf =NULL;​

static struct urb *myurb=NULL;​

dma_addr_t buf_phy;​


/*USB中断处理程序*/​

static void usb_complete(struct urb *urb)​

​

int i;​

for(i=0;i<size;i++)​

​

printk("0x%x ",buf[i]);​

​

printk("\\n");​


/* 重新提交异步请求*/​

usb_submit_urb(myurb, GFP_KERNEL);​

​


//USB设备信息与驱动端匹配成功的时候调用。​

static int usb_probe(struct usb_interface *intf,const struct usb_device_id *id)​

​

printk("USB驱动匹配成功! ID: 0x%X,0x%X\\n",id->idVendor,id->idProduct);​

/*通过接口获取设备信息*/​

struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);​

/*获取当前接口设置*/​

struct usb_host_interface *interface=intf->cur_altsetting;​

/*获取端点描述符*/​

struct usb_endpoint_descriptor *endpoint = &interface->endpoint[0].desc;​

/*中断传输:创建输入管道*/​

int pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);​

/*从端点描述符中获取传输的数据大小 */​

size = endpoint->wMaxPacketSize;​

printk("设备传输数据包大小:%d\\n",size);​

/*分配数据传输缓冲区*/​

buf = usb_alloc_coherent(dev,size,GFP_ATOMIC,&buf_phy);​

/*分配新的urb,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*/​

myurb = usb_alloc_urb(0,GFP_KERNEL);​

/*中断方式初始化urb*/​

usb_fill_int_urb(myurb,dev,pipe,buf,size,usb_complete,NULL,endpoint->bInterval);​

myurb->transfer_dma = buf_phy;​

myurb->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;​

/*为端点提交异步传输请求*/​

usb_submit_urb(myurb, GFP_KERNEL);​

return 0;​

​



//USB断开的时候调用​

static void usb_disconnect(struct usb_interface *intf)​

​

struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);​

usb_kill_urb(myurb);​

usb_free_urb(myurb);​

usb_free_coherent(dev,size,buf, buf_phy);​

printk("USB 设备释放成功!\\n"); ​

​


//定义USB驱动结构体 ​

static struct usb_driver tiny4412_usb_driver = ​

.name = "tiny4412_usb",​

.id_table = usb_kbd_id_table,​

.probe = usb_probe,​

.disconnect = usb_disconnect​

;​


static int __init tiny4412_usb_init(void)​

​

//注册USB设备驱动​

usb_register(&tiny4412_usb_driver);​

return 0;​

​


static void __exit tiny4412_usb_exit(void)​

​

注销USB设备驱动​

usb_deregister(&tiny4412_usb_driver);​

​


module_init(tiny4412_usb_init);​

module_exit(tiny4412_usb_exit);​

MODULE_AUTHOR("xiaolong");​

MODULE_LICENSE("GPL");​

1.3 USB电子扫码枪驱动编写实例​

USB电子扫码枪的驱动与USB键盘驱动通用，只是数据包的大小是64字节，匹配的类型也是使用键盘的类型。​

说明: USB电子扫码枪和USB键盘输出的数据都是以掩码的值输出。​

//USB键盘的ID​

static struct usb_device_id usb_kbd_id_table [] = ​

USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,​

USB_INTERFACE_PROTOCOL_KEYBOARD) ,​

​

;​

要测试电子扫码枪的驱动，也需要先将内核自带的USB键盘去掉先去掉在测试。​

#include <linux/init.h>​

#include <linux/module.h>​

#include <linux/usb.h>​

#include <linux/usb/input.h>​

#include <linux/hid.h>​


/*​

本程序为USB鼠标驱动程序,要安装本驱动，需要先将内核自带的USB驱动程序卸载掉​

*/​


//定义USB的IDTAB 24ae:2002​

static const struct usb_device_id tiny4412_usb_id[] = ​

//148f:7601​

USB_DEVICE(0x148f,0x7601),/*360WIFI的制造商ID和产品ID */​

USB_DEVICE(0x1c4f,0x0051),/*鼠标的ID 1c4f:0051*/​

USB_DEVICE(0x0483,0x0011),/*电子扫描枪的ID 1c4f:0051*/​

,​

;​


//USB鼠标的ID​

static struct usb_device_id usb_mouse_id[] = ​

USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,​

USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE) ,​

/* 终止进入 */​

;​


//USB键盘的ID​

static struct usb_device_id usb_kbd_id_table [] = ​

USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,​

USB_INTERFACE_PROTOCOL_KEYBOARD) ,​

​

;​


int size;​

static unsigned char *buf =NULL;​

static struct urb *myurb=NULL;​

dma_addr_t buf_phy;​


/*USB中断处理程序*/​

static void usb_complete(struct urb *urb)​

​

int i;​

/*​

for(i=0;i<size;i++)​

​

if(buf[i]!=0)printk("%d,%d\\n",buf[i],i);​

​

printk("\\n");​

*/​

//每包数据都是存放在buf[2]里，并且以掩码的形式存放，如果需要得到真实的​

//按键值，需要根据键盘的规则找到对应的码值​

if(buf[2]!=0)printk("0x%x\\n",buf[2]);​

/* 重新提交异步请求*/​

usb_submit_urb(myurb, GFP_KERNEL);​

​


//USB设备信息与驱动端匹配成功的时候调用。​

static int usb_probe(struct usb_interface *intf,const struct usb_device_id *id)​

​

printk("USB驱动匹配成功! ID: 0x%X,0x%X\\n",id->idVendor,id->idProduct);​

/*通过接口获取设备信息*/​

struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);​

/*获取当前接口设置*/​

struct usb_host_interface *interface=intf->cur_altsetting;​

/*获取端点描述符*/​

struct usb_endpoint_descriptor *endpoint = &interface->endpoint[0].desc;​

/*中断传输:创建输入管道*/​

int pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);​

/*从端点描述符中获取传输的数据大小 */​

size = endpoint->wMaxPacketSize;​

printk("设备传输数据包大小:%d\\n",size);​

/*分配数据传输缓冲区*/​

buf = usb_alloc_coherent(dev,size,GFP_ATOMIC,&buf_phy);​

/*分配新的urb,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*/​

myurb = usb_alloc_urb(0,GFP_KERNEL);​

/*中断方式初始化urb*/​

usb_fill_int_urb(myurb,dev,pipe,buf,size,usb_complete,NULL,endpoint->bInterval);​

myurb->transfer_dma = buf_phy;​

myurb->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;​

/*为端点提交异步传输请求*/​

usb_submit_urb(myurb, GFP_KERNEL);​

return 0;​

​



//USB断开的时候调用​

static void usb_disconnect(struct usb_interface *intf)​

​

struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);​

usb_kill_urb(myurb);​

usb_free_urb(myurb);​

usb_free_coherent(dev,size,buf, buf_phy);​

printk("USB 设备释放成功!\\n"); ​

​


//定义USB驱动结构体 ​

static struct usb_driver tiny4412_usb_driver = ​

.name = "tiny4412_usb",​

.id_table =usb_kbd_id_table,//,​

.probe = usb_probe,​

.disconnect = usb_disconnect​

;​


static int __init tiny4412_usb_init(void)​

​

//注册USB设备驱动​

usb_register(&tiny4412_usb_driver);​

return 0;​

​


static void __exit tiny4412_usb_exit(void)​

​

注销USB设备驱动​

usb_deregister(&tiny4412_usb_driver);​

​


module_init(tiny4412_usb_init);​

module_exit(tiny4412_usb_exit);​

MODULE_AUTHOR("xiaolong");​

MODULE_LICENSE("GPL");​

1.4 USB摄像头编写实例​

要自己编写自己的UVC摄像头驱动，需要先将内核自带的驱动去掉。​

Device Drivers --->
<*> Multimedia support --->​

[*] Video capture adapters --->​

[] V4L USB devices ---> //将*号去掉即可​

  • 示例:​


#include <linux/init.h>​

#include <linux/module.h>​

#include <linux/usb.h>​

#include <linux/usb/input.h>​

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