《精通linux设备驱动程序开发》 第11章 USB 学习笔记

主要内容：

• USB体系架构
• Linux-USB子系统
• 驱动程序的数据结构

 

1.USB体系架构

USB（Universal  Serial Bus，通用类串行总线）通信协议采用主从结构，实现主机控制器和外围设备的通信。

1.1 总线速度

USB传输的速度有3种，

低速USB，最原始的USB 1.0标准支持1.5M/s传输速率，

全速USB，USB 1.1标准支持12M/s传输速率

高速USB，当前主流USB 2.0标准，支持480M/s传输速率

 

1.2 主机控制器

USB主机控制器分为以下几种：
UHCI（Universal Host Controller Interface，通用主机控制器接口），Inter提出的标准；

OHCI（Open Host Controller Interface，开放主机控制器接口），康柏和微软提出的标准；

EHCI（Enhanced Host Controller Interface，增强型主机控制器接口），支持高速的USB 2.0设备；

USB OTG控制器，在嵌入式微控制器领域较多；

 

1.3 传输模式

USB设备传输数据模式有4种：

控制传输模式，用来传送外设和主机之间的控制、状态、配置等信息；

批量传输模式，传输大量时延要求不高的数据；

中断传输模式，传输数据量小，但是对传输时延敏感，要求马上相应；

等时传输模式，传输实时数据，传输速率要预先可知；

 

1.4 寻址

USB设备里的每个可寻址单元称为端点，为每个端点分配的地址称作端点地址，每个端点地址都有预支相关的传输模式；

2. Linux-USB子系统

Linux-USB子系统架构包含以下几部分：
USB核心，由一些基础代码组成，包括结构体和函数定义，供HCD和客户驱动程序使用。

驱动不同主机控制器的HCD；

用于根集线器的hub驱动和一个内核辅助线程khubd；

用于USB客户设备的设备驱动程序；

USB文件系统usbfs；

 

3. 驱动程序的数据结构

3.1 usb_device结构体

Usb_device结构体在include/linux/usb.h文件中定义：

struct usb_device {

/* ... */

enum usb_device_state state;

enum usb_device_speed speed;

/* ... */

struct usb_device *parent;

/* ... */

struct usb_device_descriptor descriptor;

struct usb_host_config *config;

struct usb_host_config *actconfig;

/* ... */

int maxchild;

struct usb_device *children[USB_MAXCHILDREN];

/* ... */

}；

 

3.2 URB

URB（USB Request Block，USB请求块）是USB数据传输机制使用的核心数据结构。URB供USB协议使用，对应地，sk_buff供网络协议使用。

URB在include/linux/usb.h文件定义。

struct urb {

struct kref kref;

/* ... */

struct usb_device *dev;

unsigned int pipe;

int status;

unsigned int transfer_flags;

void transfer_length;

/* ... */

unsigned char *setup_packet;

/* ... */

int interval;

/* ... */

void *context;

usb_complete_t complete;

/* ... */

};

URB使用分3步：分配内存，初始化，提交。

 

3.3  管道

管道包括以下几个部分：

端点地址；

数据传输方向；

数据传输模式（控制模式、中断模式、批量模式和等时模式）。