Linux USB设备驱动中的VID和PID详解——linux驱动源码工作分析

bother3000

已于 2025-07-23 11:57:32 修改

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分类专栏：无人机硬件嵌入式开发无人机PX4小白入门 ROS2 文章标签：服务器嵌入式硬件 linux linux驱动 USB设备树

于 2025-07-23 11:31:42 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/bother3000/article/details/149565820

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Linux USB设备驱动中，VID（Vendor ID） 和 PID（Product ID） 是核心标识符，用于唯一识别USB设备厂商及具体产品型号。“Vendor” 通常翻译为 “供应商”“厂商”，指提供产品、服务或技术的个人、公司或组织。在不同领域（尤其是商业、技术、工程领域），Vendor ID 是一个由标准化组织（如 USB-IF）分配的唯一编号，用于标识硬件设备的生产厂商，确保系统（如操作系统）能识别设备的制造商，进而加载对应的驱动或配置。以下是深度技术解析：

一、VID/PID的本质与功能

1. 定义

标识符	长度	分配方	作用
VID	16-bit	USB-IF官方授权	标识设备制造商（如Intel: 0x8086）
PID	16-bit	厂商自行分配	标识具体产品型号（如Arduino: 0x0043）

2. 核心功能

设备识别：内核通过VID/PID匹配对应驱动
驱动绑定：避免多个驱动竞争同一设备
热插拔管理：udev规则依赖VID/PID创建设备节点
权限控制：/etc/udev/rules.d中基于VID/PID设置设备访问权限

三、源码级工作流程分析

1. 驱动注册关键代码（drivers/usb/core/driver.c）

struct usb_driver my_driver = {
    .name = "my_usb_drv",
    .id_table = my_usb_ids,  // 重点：VID/PID匹配表
    .probe = my_probe,
    .disconnect = my_disconnect,
};

static struct usb_device_id my_usb_ids[] = {
    { USB_DEVICE(0x1234, 0x5678) },  // VID=0x1234, PID=0x5678
    { }  // 终止项
};
MODULE_DEVICE_TABLE(usb, my_usb_ids);

USB_DEVICE宏：将VID/PID组合为32位匹配键（match_flags | (vid<<16) | pid）

2. 内核设备匹配流程

3. 匹配函数源码（drivers/usb/core/driver.c）

static int usb_device_match(struct device *dev, struct device_driver *drv) {
    struct usb_interface *intf;
    struct usb_driver *usb_drv = to_usb_driver(drv);
    
    // 关键匹配逻辑
    if (usb_match_id(dev, usb_drv->id_table))
        return 1;
    return 0;
}

三、设备树（Device Tree）中的VID/PID应用

1. 设备树覆盖场景

当标准USB枚举无法满足需求时（如定制硬件），需在设备树中显式定义：

dts

// arch/arm/boot/dts/myboard.dts
&usb1 {
    status = "okay";

    custom_device@1 {
        compatible = "vendor,custom-device";
        reg = <1>;  // 设备地址
        vendor-id = <0x1234>;  // VID
        product-id = <0x5678>; // PID
        // 附加参数
        max-power = <500>; // mA
    };
};

2. 驱动解析设备树（示例）

static int my_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct device *dev = &pdev->dev;
    u32 vid, pid;
    
    // 从设备树节点提取VID/PID
    of_property_read_u32(dev->of_node, "vendor-id", &vid);
    of_property_read_u32(dev->of_node, "product-id", &pid);
    
    // 注册USB设备
    struct usb_device *udev = usb_get_dev_by_vid_pid(vid, pid);
    ...
}

四、VID/PID的高级应用场景

1. 多设备复合驱动

static struct usb_device_id multi_ids[] = {
    { USB_DEVICE(0x1234, 0x1111) },  // 型号A
    { USB_DEVICE(0x1234, 0x2222) },  // 型号B
    { USB_DEVICE_INTERFACE_CLASS(0x1234, 0x3333, 0xFF) }, // 特定接口类
    { }
};

USB_DEVICE_INTERFACE_CLASS：同时匹配接口类/子类/协议

2. 动态PID支持

某些设备通过固件切换PID：

bash

# 通过sysfs动态修改PID
echo 0x5678 > /sys/bus/usb/devices/1-1/idProduct

3. udev规则示例（权限控制）

bash

# /etc/udev/rules.d/99-mydevice.rules
SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="1234", ATTR{idProduct}=="5678", MODE="0666"

五、调试技巧与工具

1. 查看设备VID/PID

bash

lsusb -v | grep -E "idVendor|idProduct"
# 输出示例：
# idVendor  0x1234 Vendor Inc.
# idProduct 0x5678 SuperDevice

2. 内核调试信息

启用CONFIG_USB_DEBUG后：

dmesg

[  +0.000153] usb 1-1: New USB device found, idVendor=1234, idProduct=5678

3. 设备树查看

bash

dtc -I fs /sys/firmware/devicetree/base | grep vendor-id

六、设计注意事项

冲突避免
- 新设备VID需向USB-IF申请（$5000费用）
- 临时开发可使用测试VID：0xAAAA~0xAF00
设备树覆盖优先级
内核实际匹配顺序：

plaintext
```
设备树定义 > 模块id_table > 内置驱动id_table
```
热插拔延迟优化
在设备树中预定义VID/PID可减少枚举时间300ms以上

总结

VID/PID在Linux USB生态中扮演着设备身份证角色：

驱动绑定：通过struct usb_device_id实现精准匹配
设备树集成：解决非标准硬件枚举问题
权限管理：为udev提供硬件级标识依据
深入理解其机制，是开发稳定USB设备驱动的关键前提。