"USB设备驱动程序是连接USB设备与Linux操作系统的关键组件,它负责管理和传输数据到或来自USB设备。本文主要关注Linux环境下的USB驱动,特别是如何注册和使用URB(USB Request Block)进行数据传输。"
USB设备驱动程序在Linux系统中扮演着至关重要的角色,它们使得操作系统能够识别、配置并控制各种USB设备,如鼠标、键盘、打印机、存储设备等。驱动程序是硬件和操作系统之间的桥梁,实现了硬件功能的抽象和软件接口的提供。
**驱动程序描述**
USB驱动程序通常包含以下几个关键部分:
1. **枚举设备**:驱动程序在设备插入时识别设备,通过读取设备描述符来确定设备类型和功能。
2. **配置设备**:根据设备的需求设置设备的配置和接口。
3. **数据传输**:通过URB(USB Request Block)进行数据的发送和接收。
4. **中断处理**:处理设备中断,例如USB鼠标产生的中断事件。
5. **设备状态管理**:处理设备的打开、关闭、暂停和恢复等操作。
**USB设备列表**
Linux内核维护了一个USB设备列表,包含了所有已连接的USB设备。驱动程序会在这个列表中查找匹配的设备,并进行相应的操作。
**注册驱动**
注册驱动涉及到在内核中注册驱动程序,使其能够处理特定类型的USB设备。这通常包括定义匹配规则,如设备ID,以及定义回调函数,如`probe`和`remove`函数。
**URB(USB Request Block)**
URB是USB数据传输的基础结构,用于封装USB传输的所有必要信息,包括请求类型、端点地址、数据缓冲区和回调函数等。URB在驱动程序和USB控制器之间传递,负责数据的发送和接收。
**创建和初始化URB**
创建URB时,可以使用`usb_alloc_urb`函数。例如,对于非等时传输,可以传入0作为第一个参数,表示不需要ISO packets。`GFP_KERNEL`表示使用内核内存分配。
**URB处理流程**
1. **提交URB**:驱动程序通过调用`usb_submit_urb`将URB提交给USB核心层。
2. **处理URB**:USB核心层将URB转发给USB主控制器,主控制器执行实际的数据传输。
3. **完成URB**:数据传输完成后,主控制器通过中断或者批量传输将结果返回,驱动程序的回调函数(如`usb_mouse_irq`)被调用,处理传输结果。
**USB鼠标驱动详解**
以USB鼠标驱动为例,驱动程序的`probe`函数中会创建和初始化URB,同时注册INPUT子系统设备。当用户打开鼠标设备时,`OPEN`函数会提交URB,开始数据传输。URB中的数据由USB主控制器填充后,通过完成回调函数将数据返回给驱动,完成一次数据交互。
总结来说,Linux USB驱动程序通过URB来实现对USB设备的数据交换,URB是数据传输的核心结构。从创建、初始化到提交、处理和完成,URB在整个过程中起到了承上启下的作用,确保了USB设备在Linux系统中的正常运行。