11.USB输入子系统

1.简介

USB实现一个鼠标模拟一个键盘。左键L，右键S，中间enter

  USB设备驱动程序：知道数据的含义
  USB总线驱动程序：1、识别USB设备；2、找到匹配的设备驱动；3、提供USB的读写函数

USB设备插入后，会在D-或D+上有电平变化，通知主机。主机通过端点口与USB设备交互，给USB分配地址。通过端点口从设备获取信息，用获取到的信息去配置申请的urb：usb requset block以后通过URB进行信息交互

2.流程

1. 分配input_dev
2. 设置input_dev
3. 注册
4. 硬件操作
    数据传输三要素：源，目的，长度
     4.1、获取三要素
     4.2、分配URB（USB Request Block）
     4.3、设置URB
     4.4、使用URB
5. 注销、卸载

3.概述

• 1、构造匹配的id_table以供USB总线驱动去match，然后执行probe

  struct usb_device_id xxx[] = {};
  

• 2、构造probe初始化相关操作

• 3、USB传输数据使用URB，也就是USB请求块来传输。数据传输三要素（源、目的、长度）

• 4、设置URB

• 5、启动URB，也就是每次传输前都要先操作一遍，每次数据获取后也要重新启动

4.部分函数解析

• usb_driver
  USB设备结构

  struct usb_driver {
        const char *name;
  
    int (*probe) (struct usb_interface *intf,
    	      const struct usb_device_id *id);            //查看驱动程序是否愿意管理一个特定的设备的接口
  
    void (*disconnect) (struct usb_interface *intf);            //取消关联。因为其设备已经(或正在)被断开或驱动模块正在卸载。
  
    int (*unlocked_ioctl) (struct usb_interface *intf, unsigned int code,
    		void *buf);                                    //用于驱动程序，希望通过与用户空间对话
  
    int (*suspend) (struct usb_interface *intf, pm_message_t message);            //设备被系统挂起
    int (*resume) (struct usb_interface *intf);                                   //恢复设备
    int (*reset_resume)(struct usb_interface *intf);
  
    int (*pre_reset)(struct usb_interface *intf);
    int (*post_reset)(struct usb_interface *intf);
  
    const struct usb_device_id *id_table;                              //USB驱动程序使用ID表支持热插拔
  
    struct usb_dynids dynids;                                          //用于内部保存动态添加的设备列表
    struct usbdrv_wrap drvwrap;                        
    unsigned int no_dynamic_id:1;                                      //如果设置为1,USB核心将不允许动态id
    unsigned int supports_autosuspend:1;                               //如果设置为0,USB核心将不允许autosuspend
    unsigned int soft_unbind:1;                                        //如果设置为1,USB核心将不会杀死URBs和禁用调用驱动程序的断开连接方法之前的端点
  

  };

• usb_register_driver
  注册USB设备

  #define usb_register(driver) 	usb_register_driver(driver, THIS_MODULE, KBUILD_MODNAME)            //这里传送的是地址
  

5.源码解析

static struct input_dev *uk_dev;
static char *usb_buf;
static dma_addr_t usb_buf_phys;
static int len;
static struct urb *uk_urb;

static struct usb_device_id usbmouse_as_key_id_table [] = {
	{ USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,
		USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE) },
	//{USB_DEVICE(0x1234,0x5678)},
	{ }	/* Terminating entry */
};

static void usbmouse_as_key_irq(struct urb *urb)
{
	static unsigned char pre_val;

	/* USB鼠标数据含义
	 * data[0]: bit0-左键, 1-按下, 0-松开
	 *          bit1-右键, 1-按下, 0-松开
	 *          bit2-中键, 1-按下, 0-松开 
	 *
     */
	if ((pre_val & (1<<0)) != (usb_buf[0] & (1<<0)))
	{
		/* 左键发生了变化 */
		input_event(uk_dev, EV_KEY, KEY_L, (usb_buf[0] & (1<<0)) ? 1 : 0);
		input_sync(uk_dev);
	}

	if ((pre_val & (1<<1)) != (usb_buf[0] & (1<<1)))
	{
		/* 右键发生了变化 */
		input_event(uk_dev, EV_KEY, KEY_S, (usb_buf[0] & (1<<1)) ? 1 : 0);
		input_sync(uk_dev);
	}

	if ((pre_val & (1<<2)) != (usb_buf[0] & (1<<2)))
	{
		/* 中键发生了变化 */
		input_event(uk_dev, EV_KEY, KEY_ENTER, (usb_buf[0] & (1<<2)) ? 1 : 0);
		input_sync(uk_dev);
	}
	
	pre_val = usb_buf[0];

	/* 重新提交urb */
	usb_submit_urb(uk_urb, GFP_KERNEL);
}

static int usbmouse_as_key_probe(struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id)
{
	struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);
	struct usb_host_interface *interface;
	struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;
	int pipe;
	
	interface = intf->cur_altsetting;
	endpoint = &interface->endpoint[0].desc;

	/* a. 分配一个input_dev */
	uk_dev = input_allocate_device();
	
	/* b. 设置 */
	/* b.1 能产生哪类事件 */
	set_bit(EV_KEY, uk_dev->evbit);
	set_bit(EV_REP, uk_dev->evbit);
	
	/* b.2 能产生哪些事件 */
	set_bit(KEY_L, uk_dev->keybit);
	set_bit(KEY_S, uk_dev->keybit);
	set_bit(KEY_ENTER, uk_dev->keybit);
	
	/* c. 注册 */
	input_register_device(uk_dev);
	
	/* d. 硬件相关操作 */
	/* 数据传输3要素: 源,目的,长度 */
	/* 源: USB设备的某个端点 */
	pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);

	/* 长度: */
	len = endpoint->wMaxPacketSize;

	/* 目的: */
	usb_buf = usb_buffer_alloc(dev, len, GFP_ATOMIC, &usb_buf_phys);

	/* 使用"3要素" */
	/* 分配usb request block */
	uk_urb = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL);
	/* 使用"3要素设置urb" */
	usb_fill_int_urb(uk_urb, dev, pipe, usb_buf, len, usbmouse_as_key_irq, NULL, endpoint->bInterval);
	uk_urb->transfer_dma = usb_buf_phys;
	uk_urb->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;

	/* 使用URB */
	usb_submit_urb(uk_urb, GFP_KERNEL);
	
	return 0;
}

static void usbmouse_as_key_disconnect(struct usb_interface *intf)
{
	struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);

	//printk("disconnect usbmouse!\n");
	usb_kill_urb(uk_urb);
	usb_free_urb(uk_urb);

	usb_buffer_free(dev, len, usb_buf, usb_buf_phys);
	input_unregister_device(uk_dev);
	input_free_device(uk_dev);
}

/* 1. 分配/设置usb_driver */
static struct usb_driver usbmouse_as_key_driver = {
	.name		= "usbmouse_as_key_",
	.probe		= usbmouse_as_key_probe,
	.disconnect	= usbmouse_as_key_disconnect,
	.id_table	= usbmouse_as_key_id_table,
};


static int usbmouse_as_key_init(void)
{
	/* 2. 注册 */
	usb_register(&usbmouse_as_key_driver);
	return 0;
}

static void usbmouse_as_key_exit(void)
{
	usb_deregister(&usbmouse_as_key_driver);	
}

module_init(usbmouse_as_key_init);
module_exit(usbmouse_as_key_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");