1. BUS/DEV/DRV 模型

"USB 接口"是邏輯上的 USB 設(shè)備 ，編寫(xiě)的 usb_driver 驅(qū)動(dòng)程序，支持的是"USB 接口"：

• USB 控制器或 Hub 識(shí)別出 USB 設(shè)備后，會(huì)創(chuàng)建、注冊(cè) usb_device
• usb_device 被"driversusbcoregeneric.c" 驅(qū)動(dòng)認(rèn)領(lǐng)后，會(huì)選擇、設(shè)置某個(gè)配置
• 這個(gè)配置下面的接口，都會(huì)分配、設(shè)置、注冊(cè)一個(gè) usb_interface
• 左邊的 usb_driver 和右邊的 usb_interface 如果匹配，則調(diào)用 usb_driver.probe

2. 接口函數(shù)

在 USB 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中，能使用的 USB 函數(shù)都在這個(gè)頭文件里：includelinuxusb.h。

2.1 pipe

使用這些接口函數(shù)的主要目的是傳輸數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)的對(duì)象是 USB 設(shè)備里的某個(gè) endpoint，這被稱為 pipe：

/* Create various pipes... */
#define usb_sndctrlpipe(dev, endpoint) 
 ((PIPE_CONTROL < < 30) | __create_pipe(dev, endpoint))
#define usb_rcvctrlpipe(dev, endpoint) 
 ((PIPE_CONTROL < < 30) | __create_pipe(dev, endpoint) | USB_DIR_IN)
#define usb_sndisocpipe(dev, endpoint) 
 ((PIPE_ISOCHRONOUS < < 30) | __create_pipe(dev, endpoint))
#define usb_rcvisocpipe(dev, endpoint) 
 ((PIPE_ISOCHRONOUS < < 30) | __create_pipe(dev, endpoint) | USB_DIR_IN)
#define usb_sndbulkpipe(dev, endpoint) 
 ((PIPE_BULK < < 30) | __create_pipe(dev, endpoint))
#define usb_rcvbulkpipe(dev, endpoint) 
 ((PIPE_BULK < < 30) | __create_pipe(dev, endpoint) | USB_DIR_IN)
#define usb_sndintpipe(dev, endpoint) 
 ((PIPE_INTERRUPT < < 30) | __create_pipe(dev, endpoint))
#define usb_rcvintpipe(dev, endpoint) 
 ((PIPE_INTERRUPT < < 30) | __create_pipe(dev, endpoint) | USB_DIR_IN)

2.2 同步傳輸函數(shù)

對(duì)于控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸，有 3 個(gè)同步函數(shù)可以用來(lái)直接發(fā)起傳輸。這些函數(shù)內(nèi)部會(huì)創(chuàng)建、填充、提交一個(gè) URB("usb request block")，并等待它完成或超時(shí)。

函數(shù)原型如下：

int usb_control_msg(struct usb_device *dev, unsigned int pipe, __u8 request,
      __u8 requesttype, __u16 value, __u16 index, void *data,
      __u16 size, int timeout);

int usb_bulk_msg(struct usb_device *usb_dev, unsigned int pipe,
   void *data, int len, int *actual_length, int timeout);

int usb_interrupt_msg(struct usb_device *usb_dev, unsigned int pipe,
        void *data, int len, int *actual_length, int timeout);

2.3 異步傳輸函數(shù)

使用 URB 進(jìn)行傳輸時(shí)，它是異步方式：需要先分配、構(gòu)造、提交一個(gè) URB("usb request block")，當(dāng)傳輸完成后，它的回調(diào)函數(shù)被調(diào)用。

關(guān)鍵就在于需要填充 URB：

• dev：跟誰(shuí)傳輸數(shù)據(jù)
• pipe：跟哪個(gè) pipe 傳輸數(shù)據(jù)
• buffer：里面存有要發(fā)送的數(shù)據(jù)，或者用來(lái)接收要讀取的數(shù)據(jù)
• 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
• 回調(diào)函數(shù)

2.3.1 分配和釋放 URB

函數(shù)原型如下：

struct urb *usb_alloc_urb(int iso_packets, gfp_t mem_flags);

void usb_free_urb(struct urb *urb);

2.3.2 分配/釋放 DMA Buffer

發(fā)起 USB 傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)保存在 buffer 里。這個(gè) buffer 可以是一般的 buffer，也可以是 DMA Buffer。

對(duì)于一般的 buffer，在提交 URB 時(shí)會(huì)臨時(shí)分配一個(gè) DMA Buffer：

• 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)：函數(shù)內(nèi)部會(huì)先從一般 buffer 中把數(shù)據(jù)復(fù)制到 DMA Buffer，在提交給 USB 控制器
• 讀取數(shù)據(jù)時(shí)：USB 控制器先把數(shù)據(jù)傳到 DMA Buffer，函數(shù)內(nèi)部在把 DMA Buffer 的數(shù)據(jù)復(fù)制到一般 buffer
• 中間增加了一次數(shù)據(jù)的拷貝，效率低

我們可以直接使用 DMA Buffer，函數(shù)原型如下：

void *usb_alloc_coherent(struct usb_device *dev, size_t size, gfp_t mem_flags,dma_addr_t *dma);

void usb_free_coherent(struct usb_device *dev, size_t size, void *addr,dma_addr_t dma);

2.3.3 填充 URB

對(duì)于控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸，分別有如下函數(shù)：

static inline void usb_fill_control_urb(struct urb *urb,
     struct usb_device *dev,
     unsigned int pipe,
     unsigned char *setup_packet,
     void *transfer_buffer,
     int buffer_length,
     usb_complete_t complete_fn,
     void *context);

static inline void usb_fill_bulk_urb(struct urb *urb,
         struct usb_device *dev,
         unsigned int pipe,
         void *transfer_buffer,
         int buffer_length,
         usb_complete_t complete_fn,
         void *context);

static inline void usb_fill_int_urb(struct urb *urb,
        struct usb_device *dev,
        unsigned int pipe,
        void *transfer_buffer,
        int buffer_length,
        usb_complete_t complete_fn,
        void *context,
        int interval);

如果 URB 使用 DMA Buffer，那么還需要設(shè)置一個(gè) flag 表明這點(diǎn)：

urb- >transfer_dma = DMA address of buffer; // usb_alloc_coherent的輸出參數(shù)
urb- >transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;

2.3.4 提交 URB

構(gòu)造好 URB 后，需要提交到 USB 系統(tǒng)里，才能啟動(dòng)傳輸。

int usb_submit_urb(struct urb *urb, gfp_t mem_flags);

2.3.5 取消 URB

已經(jīng)提交的 URB，可以取消它，有 2 個(gè)函數(shù)：

• usb_kill_urb：這是一個(gè)同步函數(shù)，它會(huì)等待 URB 結(jié)束
• usb_unlink_urb：這是一個(gè)異步函數(shù)，它不會(huì)等待 URB 結(jié)束，USB 控制器驅(qū)動(dòng)會(huì)調(diào)用它的回調(diào)函數(shù)

void usb_kill_urb(struct urb *urb);

int usb_unlink_urb(struct urb *urb);