LinuxUSB驱动框架剖析初次接触与OS相关的设备驱动编撰，觉得还挺有意思的，为了不至于忘记看过的东西，笔记跟总结其实不可缺，更毕竟我决定为嵌入式卖命了。好，言归正传，我说一说这段时间的收获，跟你们分享一下Linux驱动开发。但此次只先针对Linux的USB子系统作剖析，由于周日研讨老总催货。其实linux usb驱动架构，都会顺带提一下其他的驱动程序写法。事实上，Linux的设备驱动都遵守一个惯例——表征驱动程序（用driver更贴切一些，应当称为驱动器比较好吧）的结构体，结构体上面应当包含了驱动程序所须要的所有资源。用OO的术语来说，就是这个驱动器对象所拥有的属性及成员。因为Linux的内核用c来编撰，所以我们也根据这些结构化的思想来剖析代码，但我还是希望从OO的角度来探讨这种细节。这个结构体的名子有驱动开发人员决定，例如说，键盘可能有一个称作mouse_dev的struct，鼠标可能由一个keyboard_dev的struct（devdevice，我们做的只是设备驱动）。而此次我们来剖析一下Linux内核源码中的一个usb-skeleton（就是usb驱动的骨架咯），自然，他定义的设备结构体就称作usb-skelstructusb_skelstructusb_deviceusbdevicestructusb_interfacestructsemaphorelimit_sem;unsignedcharreceivedatasize_tbulk_in_size;receivebuffer__u8bulk_in_endpointAddr;__u8bulk_out_endpointAddr;bulkoutendpointstructkrefkref;这儿我们得补充说明一下一些USB的合同规范细节。
USB才能手动检测设备，并调用相应得驱动程序处理设备，所以其规范实际上是相当复杂的，幸而，我们何必理会大部份细节问题，由于Linux早已提供相应的解决方案。就我如今的理解来说，USB的驱动分为两块，一块是USB的bus驱动，这个东西，Linux内核早已做好了，我们可以不管，但我们起码要了解他的功能。形象得说，USB的bus驱动相当于铺出一条路来，让所有的信息都可以通过这条USB通道抵达该到的地方，这部份工作由usb_core来完成。当设备接到USB插口是，usb_core就检查该设备的一些信息，比如生产厂商ID和产品的ID，或则是设备所属的class、subclass跟protocol，便于确定应当调用哪一个驱动处理该设备。上面复杂细节我们不用管，我们要做的是另一块工作——usb的设备驱动。也就是说，我们就等着usb_core告诉我们要工作了，我们才工作。对于usb规范定义的设备，她们有一个设备的框架，对于开发人员来说linux定时器，他大约如图所示：从开发人员的角度看，每一个usb设备有若干个配置(configuration)个配置又可以有多个插口(interface)，每位插口又有多个设置(setting图中没有给出，而插口本身可能没有端点或则多个端点（endpoint）。
USB的数据交换通过端点来进行，主机与各个端点之间构建起双向的管线来传输数据。而这种插口可以分为四类：控制（control用于配置设备、获取设备信息、发送命令或则获取设备的状态报告中断（interrupt当USB寄主要求设备传输数据时，中断端点会以一个固定的速度传送少量数据，还用于发送数据到USB设备以控制设备，通常不用于传送大量数据。批量（bulk用于大量数据的可靠传输，假如总线上的空间不足以发送整个批量包，它会被分割成多个包传输。等时（isochronous大量数据的不可靠传输，不保证数据的抵达，但保证恒定的数据流，多用于数据采集。Linux中用structusb_host_endpoint来描述USB端点，每位usb_host_endpoint中包含一个structusb_endpoint_descriptor结构体，当中包含该端点的信息以及设备自定义的各类信息，这种信息包括：bEndpointAddress8位端点地址，其地址还隐藏了端点方向的信息（之前说过，端点是双向的）linux usb驱动架构，可以用网段USB_DIR_OUT和USB_DIR_IN来确定。bmAttributes端点的类型，结合USB_ENDPOINT_XFERTYPE_MASK可以确定端点是USB_ENDPOINT_XFER_ISOCUSB_ENDPOINT_XFER_BULK（批量）还是USB_ENDPOINT_XFER_INT（中断）。
wMaxPacketSize端点一次处理的最大字节数。发送的BULK包可以小于这个数值，但会被分割传送。bInterval假如端点是中断类型，该值是端点的间隔设置，以微秒为单位。在逻辑上，一个USB设备的功能界定是通过插口来完成的。例如说一个USB音响，可能会包括有两个插口：一个用于鼠标控制，另外一个用于音频流传输。而事实上，这些设备须要用到不同的两个驱动程序来操作，一个控制按键，一个控制音频流。但也有例外，例如蓝牙设备，要求有两个插口linux操作系统原理，第一用于ACL跟EVENT的传输，另外一个用于SCO链路，但二者通过一个驱动控制。在Linux上，插口使用structusb_interface来描述，以下是该结构体中比较重要的数组：structusb_host_interface*altsetting（注意不是usb_interface虽然据我理解，他应当是每位插口的设置，尽管名子上有点奇怪。该数组是一个设置的字段（一个插口可以有多个设置），每位usb_host_interface都包含一套由structusb_host_endpoint定义的端点配置。但这种配置顺序是不定的。unsignednum_altstting可选设置的数目，即altsetting所指链表的元素个数。
structusb_host_interface*cur_altsetting当前活动的设置，指向altsetting链表中的一个。intminor当捆绑到该插口的USB驱动程序使用USB主设备号时，USBcore分配的次设备号。仅在成功调用usb_register_dev以后才有效。不仅它可以用structusb_host_config来描述之外，到现今为止，我对配置的了解不多。而整个USB设备则可以用structusb_device来描述，但基本上只会用它来初始化函数的插口，真正用到的应当是我们之前所提及的自定义的一个结构体。LinuxUSB驱动框架剖析（三）下边我们来剖析一下usb-skeleton的源码吧。这个范例程序可以在linux-2.6.17/drivers/usb下找到，其他版本的内核程序源码可能有所不同，但相差不大。你们可以先找到源码看一看，先有个整体印象。之前早已提及，模块先要向内核注册初始化跟销毁函数：staticint__initusb_skel_init(void)intresult;USBsubsystem(result)err("usb_registerfailed.Errornumberresult);returnresult;staticvoid__exitusb_skel_exit(void)USBsubsystemmodule_init(usb_skel_init);module_exit(usb_skel_exit);MODULE_LICENSE("GPL");从代码开来，这个init跟exit函数的作用只是拿来注册驱动程序，这个描述驱动程序的结构体是系统定义的标准结构structusb_driver,册和注销的方式很简单，usb_register（struct*usb_driverusb_unregister（struct*usb_driver）。
那这个结构体须要做些哪些呢？他要向系统提供几个函数入口，跟驱动的名子：staticstructusb_driverskel_driver"skeleton",.probeskel_probe,.disconnectskel_disconnect,.id_table从代码看来，usb_driver须要初始化四个东西：模块的名子skeletonprobe函数skel_probe,disconnect函数skel_disconnect,id_table在解释skel_driver各个成员之前，我们先来瞧瞧另外一个结构体。这个结构体的名子有开发人员自定义，它描述的是该驱动拥有的所有资源及状态：structusb_skelstructusb_deviceusbdevicestructusb_interfacestructsemaphorelimit_sem;unsignedcharreceivedatasize_tbulk_in_size;receivebuffer__u8bulk_in_endpointAddr;__u8bulk_out_endpointAddr;
