libusb实现USB串口通信示例教程

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资源摘要信息:"libusb是Linux环境下访问USB设备的一个库,能够实现设备的通用访问。本文介绍使用libusb进行USB通信,特别是对USB串口设备进行通信的方法。首先,libusb提供了丰富的API,使得开发者能够在不需要特定驱动程序的情况下访问USB设备。这在某些情况下非常有用,比如开发调试工具或者定制化应用程序。 在本例中,将会用到的两个主要文件是cdc_example.c和cdc_example.py。cdc_example.c是一个C语言编写的源代码文件,它展示了如何使用libusb库进行USB通信。在USB通信中,CDC(Communications Device Class)指的是USB设备的一个类别,它涉及到了数据通信功能,例如串口通信、电话线连接等。CDC类设备在USB上以虚拟串口的形式存在,因此开发者可以使用标准的串口编程技术与之通信。本例中的cdc_example.c可能就使用了libusb的API与CDC设备进行交互,实现数据的读写。 cdc_example.py文件是Python语言编写的示例代码,它可能是对cdc_example.c的一个高级封装或者简化,利用Python语言与libusb库交云,实现同样的USB通信功能。Python由于其简洁和易读的语法,在快速原型开发中非常受欢迎,而结合libusb库,让开发者可以在不依赖于操作系统原生USB API的情况下,对USB设备进行操作。 在这两个示例文件中,开发者可以了解到如何初始化libusb环境,如何找到特定的USB设备,如何打开与设备的连接,以及如何发送和接收数据。具体来说,可能涉及到的函数包括libusb_init()来初始化libusb环境,libusb_open()来打开USB设备,libusb_claim_interface()来声明设备接口,以及libusb_bulk_transfer()或者libusb_interrupt_transfer()等来进行数据的传输。 在实际开发中,libusb的优势在于其跨平台性。它可以在Linux、Windows以及macOS上运行,但是需要注意,为了在不同的操作系统上使用libusb,可能需要安装相应的驱动程序。在Linux上,这通常意味着需要在编译和运行时拥有适当的访问权限。 在安全性方面,libusb也提供了一些功能来保护通信过程。开发者可以通过配置选项来控制访问权限,并且在与USB设备通信时,可以采用加密等手段来提高数据传输的安全性。 总结来说,libusb_example提供了一个展示如何利用libusb库进行USB通信的范例,特别是对USB串口设备的通信。通过cdc_example.c和cdc_example.py这两个文件,开发者可以学习到如何在不同层级上利用libusb提供的功能来实现与USB设备的通信。无论是选择直接使用C语言还是利用Python这样的高级语言,libusb都提供了一套相对完整的API来简化USB设备访问和通信的过程。"
2011-07-18 上传
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。 [1]   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);