linux usb驱动框架 2

news/2024/7/4 1:08:41 标签: linux, struct, interface, buffer, class, callback
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接下来的工作是向系统注册一些以后会用的的信息。首先我们来说明一下usb_set_intfdata(),他向内核注册一个data,这个data的结构可以是任意的,这段程序向内核注册了一个usb_skel结构,就是我们刚刚看到的被初始化的那个,这个data可以在以后用usb_get_intfdata来得到。

  usb_set_intfdata(class="tags" href="/tags/INTERFACE.html" title=interface>interface, dev);

  retval = usb_register_dev(class="tags" href="/tags/INTERFACE.html" title=interface>interface, &skel_class);

  然后我们向这个class="tags" href="/tags/INTERFACE.html" title=interface>interface注册一个skel_class结构。这个结构又是什么?我们就来看看这到底是个什么东西:

  static class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct usb_class_driver skel_class = {

  .name =       "skel%d",

  .fops =       &skel_fops,

  .minor_base = USB_SKEL_MINOR_BASE,

  };

  它其实是一个系统定义的结构,里面包含了一名字、一个文件操作结构体还有一个次设备号的基准值。事实上它才是定义 真正完成对设备IO操作的函数。所以他的核心内容应该是skel_fops。这里补充一些我个人的估计:因为usb设备可以有多个class="tags" href="/tags/INTERFACE.html" title=interface>interface,每个class="tags" href="/tags/INTERFACE.html" title=interface>interface所定义的IO操作可能不一样,所以向系统注册的usb_class_driver要求注册到某一个class="tags" href="/tags/INTERFACE.html" title=interface>interface,而不是device,因此,usb_register_dev的第一个参数才是class="tags" href="/tags/INTERFACE.html" title=interface>interface,而第二个参数就是某一个usb_class_driver。通常情况下,class="tags" href="/tags/LINUX.html" title=linux>linux系统用主设备号来识别某类设备的驱动程序,用次设备号管理识别具体的设备,驱动程序可以依照次设备号来区分不同的设备,所以,这里的次设备好其实是用来管理不同的class="tags" href="/tags/INTERFACE.html" title=interface>interface的,但由于这个范例只有一个class="tags" href="/tags/INTERFACE.html" title=interface>interface,在代码上无法求证这个猜想。

  static class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct file_operations skel_fops = {

  .owner = THIS_MODULE,

  .read =       skel_read,

  .write =   skel_write,

  .open =       skel_open,

  .release =    skel_release,

  };

  这个文件操作结构中定义了对设备的读写、打开、释放(USB设备通常使用这个术语release)。他们都是函数指针,分别指向skel_read、skel_write、skel_open、skel_release这四个函数,这四个函数应该有开发人员自己实现。

  当设备被拔出集线器时,usb子系统会自动地调用disconnect,他做的事情不多,最重要的是注销class_driver(交还次设备号)和class="tags" href="/tags/INTERFACE.html" title=interface>interface的data:

  dev = usb_get_intfdata(class="tags" href="/tags/INTERFACE.html" title=interface>interface);

  usb_set_intfdata(class="tags" href="/tags/INTERFACE.html" title=interface>interface, NULL);

  /* give back our minor */

  usb_deregister_dev(class="tags" href="/tags/INTERFACE.html" title=interface>interface, &skel_class);

  然后他会用kref_put(&dev->kref, skel_delete)进行清理,kref_put的细节参见前文。

  到目前为止,我们已经分析完usb子系统要求的各个主要操作,下一部分我们在讨论一下对USB设备的IO操作。

  说到usb子系统的IO操作,不得不说usb request block,简称urb。事实上,可以打一个这样的比喻,usb总线就像一条高速公路,货物、人流之类的可以看成是系统与设备交互的数据,而urb就可以看成是汽车。在一开始对USB规范细节的介绍,我们就说过USB的endpoint有4种不同类型,也就是说能在这条高速公路上流动的数据就有四种。但是这对汽车是没有要求的,所以urb可以运载四种数据,不过你要先告诉司机你要运什么,目的地是什么。我们现在就看看class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct urb的具体内容。它的内容很多,为了不让我的理解误导各位,大家最好还是看一看内核源码的注释,具体内容参见源码树下include/class="tags" href="/tags/LINUX.html" title=linux>linux/usb.h。

  在这里我们重点介绍程序中出现的几个关键字段:

  class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct usb_device  *dev

  urb所发送的目标设备。

  unsigned int pipe

  一个管道号码,该管道记录了目标设备的端点以及管道的类型。每个管道只有一种类型和一个方向,它与他的目标设备的端点相对应,我们可以通过以下几个函数来获得管道号并设置管道类型:

  unsigned int usb_sndctrlpipe(class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct usb_device *dev, unsigned int endpoint)

  把指定USB设备的指定端点设置为一个控制OUT端点。

  unsigned int usb_rcvctrlpipe(class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct usb_device *dev, unsigned int endpoint)

  把指定USB设备的指定端点设置为一个控制IN端点。

  unsigned int usb_sndbulkpipe(class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct usb_device *dev, unsigned int endpoint)

  把指定USB设备的指定端点设置为一个批量OUT端点。

  unsigned int usb_rcvbulkpipe(class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct usb_device *dev, unsigned int endpoint)

  把指定USB设备的指定端点设置为一个批量OUT端点。

  unsigned int usb_sndintpipe(class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct usb_device *dev, unsigned int endpoint)

  把指定USB设备的指定端点设置为一个中断OUT端点。

  unsigned int usb_rcvintpipe(class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct usb_device *dev, unsigned int endpoint)

  把指定USB设备的指定端点设置为一个中断OUT端点。

  unsigned int usb_sndisocpipe(class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct usb_device *dev, unsigned int endpoint)

  把指定USB设备的指定端点设置为一个等时OUT端点。

  unsigned int usb_rcvisocpipe(class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct usb_device *dev, unsigned int endpoint)

  把指定USB设备的指定端点设置为一个等时OUT端点。

  unsigned int transfer_flags

  当不使用DMA时,应该transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP(按照代码的理解,希望没有错)。

  int status

  当一个urb把数据送到设备时,这个urb会由系统返回给驱动程序,并调用驱动程序的urb完成回调函数处理。这时,status记录了这次数据传输的有关状态,例如传送成功与否。成功的话会是0。

  要能够运货当然首先要有车,所以第一步当然要创建urb:

  class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct urb *usb_alloc_urb(int isoc_packets, int mem_flags);

  第一个参数是等时包的数量,如果不是乘载等时包,应该为0,第二个参数与kmalloc的标志相同。

  要释放一个urb可以用:

  void usb_free_urb(class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct urb *urb);

  要承载数据,还要告诉司机目的地信息跟要运的货物,对于不同的数据,系统提供了不同的函数,对于中断urb,我们用

  void usb_fill_int_urb(class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct urb *urb, class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct usb_device *dev, unsigned int pipe,

  void *transfer_class="tags" href="/tags/BUFFER.html" title=buffer>buffer, int class="tags" href="/tags/BUFFER.html" title=buffer>buffer_length,

  usb_complete_t complete, void *context, int interval);

  这里要解释一下,transfer_class="tags" href="/tags/BUFFER.html" title=buffer>buffer是一个要送/收的数据的缓冲,class="tags" href="/tags/BUFFER.html" title=buffer>buffer_length是它的长度,complete是urb完成回调函数的入口,context由用户定义,可能会在回调函数中使用的数据,interval就是urb被调度的间隔。

  对于批量urb和控制urb,我们用:

  void usb_fill_bulk_urb(class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct urb *urb, class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct usb_device *dev, unsigned int pipe,

  void *transfer_class="tags" href="/tags/BUFFER.html" title=buffer>buffer, int class="tags" href="/tags/BUFFER.html" title=buffer>buffer_length, usb_complete_t complete,

  void *context);

  void usb_fill_bulk_urb(class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct urb *urb, class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct usb_device *dev, unsigned int pipe,

  unsigned char* setup_packet,void *transfer_class="tags" href="/tags/BUFFER.html" title=buffer>buffer,

  int class="tags" href="/tags/BUFFER.html" title=buffer>buffer_length, usb_complete_t complete,void *context);

  控制包有一个特殊参数setup_packet,它指向即将被发送到端点的设置数据报的数据。

  对于等时urb,系统没有专门的fill函数,只能对各urb字段显示赋值。

  有了汽车,有了司机,下一步就是要开始运货了,我们可以用下面的函数来提交urb

  int usb_submit_urb(class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct urb *urb, int mem_flags);

  mem_flags有几种:GFP_ATOMIC、GFP_NOIO、GFP_KERNEL,通常在中断上下文环境我们会用GFP_ATOMIC。

  当我们的卡车运货之后,系统会把它调回来,并调用urb完成回调函数,并把这辆车作为函数传递给驱动程序。我们应该在回调函数里面检查status字段,以确定数据的成功传输与否。下面是用urb来传送数据的细节。

  /* initialize the urb properly */

  usb_fill_bulk_urb(urb, dev->udev,

  usb_sndbulkpipe(dev->udev, dev->bulk_out_endpointAddr),

  buf, writesize, skel_write_bulk_callback, dev);

  urb->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;

  /* send the data out the bulk port */

  retval = usb_submit_urb(urb, GFP_KERNEL);

  这里skel_write_bulk_callback就是一个完成回调函数,而他做的主要事情就是检查数据传输状态和释放urb:

  dev = (class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct usb_skel *)urb->context;

  /* sync/async unlink faults aren't errors */

  if (urb->status && !(urb->status = = -ENOENT || urb->status == -ECONNRESET || urb->status = = -ESHUTDOWN)) {

  dbg("%s - nonzero write bulk status received: %d", __FUNCTION__, urb->status);

  }

  /* free up our allocated class="tags" href="/tags/BUFFER.html" title=buffer>buffer */

  usb_class="tags" href="/tags/BUFFER.html" title=buffer>buffer_free(urb->dev, urb->transfer_class="tags" href="/tags/BUFFER.html" title=buffer>buffer_length,

  urb->transfer_class="tags" href="/tags/BUFFER.html" title=buffer>buffer, urb->transfer_dma);

  事实上,如果数据的量不大,那么可以不一定用卡车来运货,系统还提供了一种不用urb的传输方式,而usb-skeleton的读操作正是采用这种方式实现:

  /* do a blocking bulk read to get data from the device */

  retval = usb_bulk_msg(dev->udev,

  usb_rcvbulkpipe(dev->udev, dev->bulk_in_endpointAddr),

  dev->bulk_in_class="tags" href="/tags/BUFFER.html" title=buffer>buffer,

  min(dev->bulk_in_size, count),

  &bytes_read, 10000);

  /* if the read was successful, copy the data to userspace */

  if (!retval) {

  if (copy_to_user(class="tags" href="/tags/BUFFER.html" title=buffer>buffer, dev->bulk_in_class="tags" href="/tags/BUFFER.html" title=buffer>buffer, bytes_read))

  retval = -EFAULT;

  else

  retval = bytes_read;

  }

  程序使用了usb_bulk_msg来传送数据,它的原型如下:

  int usb_bulk_msg(class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct usb_device *usb_dev, unsigned int pipe,void *data,

  int len, int *actual length, int timeout)

  这个函数会阻塞等待数据传输完成或者等到超时,data是输入/输出缓冲,len是它的大小,actual length是实际传送的数据大小,timeout是阻塞超时。

  对于控制数据,系统提供了另外一个函数,他的原型是:

  Int usb_contrl_msg(class="tags" href="/tags/STRUCT.html" title=struct>struct usb_device *dev, unsigned int pipe, __u8 request,

  __u8 requesttype, __u16 value, __u16 index, void *data,

  __u16 size, int timeout);

  request是控制消息的USB请求值、requesttype是控制消息的USB请求类型,value是控制消息的USB消息值,index是控制消息的USB消息索引。具体是什么,暂时不是很清楚,希望大家提供说明。

  至此,Linux下的USB驱动框架分析基本完成了。


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