Linux USB驱动(1)

Linux USB总线驱动框架分析

集线器（USB Root Hub）端两条数据线（D+D-），都接有15K的下拉电阻，当无设备接入时，集线器数据线D+D-的电压为低电平。

当设备接入时，由于设备的数据线上接有1.5K上拉电阻，使得1根数据线被拉高。集线器根据数据线被拉高得知有设备接入，并根据D+为高还是D-为高来判断所接入的设备是全速USB设备（D+为高）还是低速USB设备（D-为高）。

USB通信过程均为主从结构，USB主机发起通信请求，设备进行数据回复，USB设备不具备主动向主机通信的能力。

USB的总线驱动框架

USB Core

USB Core这个模块是纯软件部分，并不代表一个设备，是独立于硬件的协议栈，它是所有USB设备赖以生存的模块，即USB子系统的核心。代码位于kernel/drivers/usb/core目录下。

USB Core为设备驱动程序提供服务，提供一个用于访问和控制USB硬件的接口，而不用考虑系统当前使用的哪种HOST Controller。USB Core将用户的请求映射到相关的HCD，用户不能直接访问HCD。USB Core就是HCD与USB设备的桥梁。

USB的初始化函数在kernel/drivers/usb/core/usb.c中定义，主要完成bus_register（USB总线注册）、usb_major_init（注册usb主控器字符设备）、usb_register（注册usbfs驱动）、usb_hub_init（USB Hub初始化，注册hub驱动、创建内核守护线程来监测hub端口的状态变化）等工作

USB HCD（Host Controller Driver）

硬件主机控制器Host Controller之上运行的是HCD，是对主机控制器硬件的一个抽象，实现核心层与控制器之间的对话接口，USB HCD包含多种USB接口规范：

（1）UHCI：Intel提供，通用主机控制接口，USB1.0/1.1；

（2）OHCI：微软提供，开放主机控制接口，USB1.0/1.1；

（3）EHCI：增强主机控制接口，USB2.0；

USB Device Driver

USB设备是由一些配置(configuration)、接口（interface）和端点(endpoint)组成，

USB设备使用各种描述符来说明其设备架构，包括设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符、字符串描述符。后面单独讨论USB设备描述符。

USB传输的对象为端点(endpoint)，每一个端点都有传输类型，传输方向，除了端点0外，每一个端点只支持一个方向的数据传输，端点0用于控制传输，既能输出也能输入。输入(IN)、输出(OUT) "都是" 基于USB主机的立场说的。比如鼠标的数据是从鼠标传到PC机, 对应的端点称为"输入端点"。

USB的传输类型:

a. 控制传输：可靠，时间有保证，比如：USB设备的识别过程

b. 批量传输: 可靠, 时间没有保证, 比如：U盘

c. 中断传输：可靠，实时，比如：USB鼠标

d. 实时传输：不可靠，实时，比如：USB摄像头

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淺談USB驅動架構 - 程式人生