驱动开发向来是内核开发中工作量最多的一块,随着USB设备的普及,大量的USB设备的驱动开发也成为驱动开发者手头上做的最多的事情。本文主要介绍Linux平台下基于libusb的驱动开发,希望能够给从事Linux驱动开发的朋友带来些帮助,更希望能够给其他平台上的无驱设计带来些帮助。文章是我在工作中使用libusb的一些总结,难免有错误,如有不当的地方,还请指正。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />
Linux 平台上的usb驱动开发,主要有内核驱动的开发和基于libusb的无驱设计。
对于内核驱动的大部分设备,诸如带usb接口的hid设备,linux本身已经自带了相关的驱动,我们只要操作设备文件便可以完成对设备大部分的操作,而另外一些设备,诸如自己设计的硬件产品,这些驱动就需要我们驱动工程师开发出相关的驱动了。内核驱动有它的优点,然而内核驱动在某些情况下会遇到如下的一些问题:
1 当使用我们产品的客户有2.4内核的平台,同时也有2.6内核的平台,我们要设计的驱动是要兼容两个平台的,就连makefile 我们都要写两个。
2 当我们要把linux移植到嵌入平台上,你会发现原先linux自带的驱动移过去还挺大的,我的内核当然是越小越好拉,这样有必要么。这还不是最郁闷的地方,如果嵌入平台是客户的,客户要购买你的产品,你突然发现客户设备里的系统和你的环境不一样,它没有你要的驱动了,你的程序运行不了,你会先想:“没关系,我写个内核驱动加载一下不就行了“。却发现客户连insmod加载模块的工具都没移植,那时你就看看老天,说声我怎么那么倒霉啊,客户可不想你动他花了n时间移植的内核哦
3 花了些功夫写了个新产品的驱动,挺有成就感啊,代码质量也是相当的有水准啊。正当你沉醉在你的代码中时,客服不断的邮件来了,“客户需要2.6.5内核的驱动,config文件我已经发你了” “客户需要双核的 2.6.18-smp 的驱动” “客户的平台是自己定制的是2.6.12-xxx “ 你恨不得把驱动的源代码给客户,这样省得编译了。你的一部分工作时间编译内核,定制驱动
有问题产生必然会有想办法解决问题的人, libusb的出现给我们带来了某些方便,即节约了我们的时间,也降低了公司的成本。 所以在一些情况下,就可以考虑使用libusb的无驱设计了。
下面我们就来详细讨论一下libusb, 并以写一个hid设备的驱动来讲解如何运用libusb,至于文章中涉及的usb协议的知识,限于篇幅,就不详细讲解了,相关的可自行查看usb相关协议。
一 libusb 介绍
libusb 设计了一系列的外部API 为应用程序所调用,通过这些API应用程序可以操作硬件,从libusb的源代码可以看出,这些API 调用了内核的底层接口,和kernel driver中所用到的函数所实现的功能差不多,只是libusb更加接近USB 规范。使得libusb的使用也比开发内核驱动相对容易的多。
Libusb 的编译安装请查看Readme,这里不做详解
二 libusb 的外部接口
2.1 初始化设备接口
这些接口也可以称为核心函数,它们主要用来初始化并寻找相关设备。
usb_init
函数定义:
void usb_init(void);
从函数名称可以看出这个函数是用来初始化相关数据的,这个函数大家只要记住必须调用就行了,而且是一开始就要调用的.
usb_find_busses
函数定义:
int usb_find_busses(void);
寻找系统上的usb总线,任何usb设备都通过usb总线和计算机总线通信。进而和其他设备通信。此函数返回总线数。
usb_find_devices
函数定义:
int usb_find_devices(void);
寻找总线上的usb设备,这个函数必要在调用usb_find_busses()后使用。以上的三个函数都是一开始就要用到的,此函数返回设备数量。
usb_get_busses
函数定义:
struct usb_bus *usb_get_busses(void);
这个函数返回总线的列表,在高一些的版本中已经用不到了,这在下面的实例中会有讲解
2.2 操作设备接口
usb_open
函数定义:
usb_dev_handle *usb_open(struct *usb_device dev);
打开要使用的设备,在对硬件进行操作前必须要调用usb_open 来打开设备,这里大家看到有两个结构体 usb_dev_handle 和 usb_device 是我们在开发中经常碰到的,有必要把它们的结构看一看。在libusb 中的usb.h和usbi.h中有定义。
这里我们不妨理解为返回的 usb_dev_handle
指针是指向设备的句柄,而行参里输入就是需要打开的设备。
usb_close
函数定义:
int usb_close(usb_dev_handle *dev);
与usb_open相对应,关闭设备,是必须调用的, 返回0成功,<0 失败。
usb_set_configuration
函数定义:
int usb_set_configuration(usb_dev_handle *dev, int configuration);
设置当前设备使用的
configuration
,参数
configuration
是你要使用的
configurtation descriptoes
中的
bConfigurationValue,
返回
0
成功,
<0
失败
(
一个设备可能包含多个
configuration,
比如同时支持高速和低速的设备就有对应的两个
configuration,
详细可查看
usb
标准
)
usb_set_altinterface
函数定义:
int usb_set_altinterface(usb_dev_handle *dev, int alternate);
和名字的意思一样,此函数设置当前设备配置的
interface descriptor,参数alternate
是指
interface descriptor中的bAlternateSetting。返回
0
成功,
<0
失败
usb_resetep
函数定义:
int usb_resetep(usb_dev_handle *dev, unsigned int ep);
复位指定的
endpoint,参数ep 是指bEndpointAddress,。这个函数不经常用,被下面介绍的usb_clear_halt
函数所替代。
usb_clear_halt
函数定义:
int usb_clear_halt (usb_dev_handle *dev, unsigned int ep);
复位指定的
endpoint,参数ep 是指bEndpointAddress。这个函数用来替代usb_resetep
usb_reset
函数定义:
int usb_reset(usb_dev_handle *dev);
这个函数现在基本不怎么用,不过这里我也讲一下,和名字所起的意思一样,这个函数reset设备,因为重启设备后还是要重新打开设备,所以用usb_close就已经可以满足要求了。
usb_claim_interface
函数定义:
int usb_claim_interface(usb_dev_handle *dev, int interface);
注册与操作系统通信的接口,这个函数必须被调用,因为只有注册接口,才能做相应的操作。
Interface
指
bInterfaceNumber. (下面介绍的usb_release_interface 与之相对应,也是必须调用的函数)
usb_release_interface
函数定义:
int usb_release_interface(usb_dev_handle *dev, int interface);
注销被
usb_claim_interface
函数调用后的接口,释放资源,和
usb_claim_interface对应使用。
2.3 控制传输接口
usb_control_msg
函数定义:
int usb_control_msg(usb_dev_handle *dev, int requesttype, int request, int value, int index, char *bytes, int size, int timeout);
从默认的管道发送和接受控制数据
usb_get_string
函数定义:
int usb_get_string(usb_dev_handle *dev, int index, int langid, char *buf, size_t buflen);
usb_get_string_simple
函数定义:
int usb_get_string_simple(usb_dev_handle *dev, int index, char *buf, size_t buflen);
usb_get_descriptor
函数定义:
int usb_get_descriptor(usb_dev_handle *dev, unsigned char type, unsigned char index, void *buf, int size);
usb_get_descriptor_by_endpoint
函数定义:
int usb_get_descriptor_by_endpoint(usb_dev_handle *dev, int ep, unsigned char type, unsigned char index, void *buf, int size);
2.4
批传输接口
usb_bulk_write
函数定义:
int usb_bulk_write(usb_dev_handle *dev, int ep, char *bytes, int size, int timeout);
usb_interrupt_read
函数定义:
int usb_interrupt_read(usb_dev_handle *dev, int ep, char *bytes, int size, int timeout);
2.5
中断传输接口
usb_bulk_write
函数定义:
int usb_bulk_write(usb_dev_handle *dev, int ep, char *bytes, int size, int timeout);
usb_interrupt_read
函数定义:
int usb_interrupt_read(usb_dev_handle *dev, int ep, char *bytes, int size, int timeout);
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