USB Probe流程



CP注：原文地址为http://blog.youkuaiyun.com/jiang_dlut/article/details/5832237 ,原文参考linux版本为2.6，博主比对了linux3.12源码，对文章内容进行了部分调整。

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本文将详细讲述一个USB 设备插上Linux 系统的PC 后是如何一步一步调到我们的usb 设备驱动的probe 函数的, 我们知道我们的USB 驱动的probe 函数中的一个参数是interface 结构, 因此一般来说,  一个USB 设备中的任何一个接口都应该有对应的一个驱动程序, 当然也有例外(如cdc-acm).

我们知道USB 设备都是通过插入上层HUB 的一个Port 来连入系统并进而被系统发现的,。当USB设备插入一个HUB 时,  系统会调用中断服务程序hub_irq()来唤醒USB守护线程，, 此时会调用hub_port_connect_change()  /*driver/usb/core/hub.c*/

static void hub_connect_change(struct usb_hub *hub, int portl, u16 portstatus, u16 portchange)

{

….

usb_new_device(udev);

…

}

该函数创建一个usb_device 的对象udev, 并初始化它, 接着调用usb_new_device() 来获取这个usb 设备的各种描述符并为每个interface 找到对用的driver.

int usb_new_device(struct usb_device *udev)

{

 ….

err = usb_enumerate_device(udev); //枚举设备 CP注

 ….

device_add(&udev->dev);

}

该函数首先调用usb_enumerate_device() 来进行设备枚举,它内部会进行一系列的信息获取和解析过程, 接着调用device_add() 来把这个USB 设备添加到USB 系统中去, 也就是在这个过程中系统回去为这个设备找到相应的驱动. 在2.6 的早期的一些版本中在分析配置描述符后得到interface 的同时把interface 作为设备来调用device_add() 的

int device_add(struct device *dev)

{

….

if((error = bus_add_device(dev)))

…

bus_probe_device(dev);

…

}

这个函数是个通用的设备管理函数, 它会为每个设备调用bus_add_device 来把这个设备添加到相应bus 的设备列表中去. 接着调用bus_probe_device() 来匹配对应的驱动程序, 对于USB 设备来说第一次调用bus_probe_device() 时的参数dev 代表的是整个usb 设备( 以后usb 设备中的interface 也会作为设备调用这个函数).

int bus_probe_device(struct device *dev)

{

…

ret = device_attach(dev);

…

}

这个函数就是用来为设备找到相应的设备驱动程序的( 通过调用device_attach() 实现).

int device_attach(struct device *dev)

{

…

ret = bus_for_each_drv(dev->bus, NULL, dev, __device_attach);

…

}

该函数调用bus_for_each_drv() 来从总线上已注册的所有驱动中找出匹配的驱动程序.

int bus_for_each_drv(struct bus_type *bus,

struct device_driver *start,

void *data,

int (*fn)(struct device_driver *, void *))

{

       ….

while((drv = next_driver(&i)) && !error)

error = fn(drv, data);  // 返回0 将继续搜索, 返回错误值将停止搜索.

…

}

该函数遍历bus 上的所有驱动程序, 并为每个驱动调用fn() 来查看是否匹配. 这里的fn 就是__device_attach.

static int __device_attach(struct device_driver *drv, void *data)

{

      struct device *dev = data;

if (!driver_match_device(drv, dev))//判断drv和dev或者都是设备级的或者都是接口级的
return 0;

       return driver_probe_device(drv, dev);

}

int driver_probe_device(struct device *drv, struct device *dev)

{

 ……

  ret = really_probe(dev, drv);

}

    对于usb 驱动来说, 我们通过usb_registe()r 来注册我们的驱动程序, 这个函数会为我们的驱动程序对象(usb_driver) 中的bus 指定为usb_bus_type:

   Struct bus_type usb_bus_type = {

   …

   .match = usb_device_match,

   ….

}

因此对于usb 驱动会首先调用usb_device_match().

static int usb_device_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)

{

     if(is_usb_device(dev)) {  /*dev 代表整个usb 设备*/

          ….

}

else  if (is_usb_interface(dev)) /*dev 代表一个usb 设备interface*/

{

   …

   usb_match_id();

   …

   usb_match_dynamic_id();

   …

}

}

这个函数只是做一些粗略的匹配, 如果匹配成功则返回1, 然后由really_probe 来做进一步的匹配,如果匹配失败则返回0, 并且really_probe 也不会在执行. 这个函数的调用保证了dev, drv 要么都是设备级别的( 即dev 代表usb 设备,drv 代表usb 设备驱动), 要么都是接口级别的( 即dev 代表usb 设备的一个interface,drv 代表usb 接口驱动).

static int really_probe(struct device *dev, struct device_driver *drv)

{

   …

   dev->driver = drv;  // 先赋值, 以后的probe 过程中会用到

   if(dev->bus->probe)

  {

    //经过跟踪，未发现进入该分支

 }

   else if(drv->probe)//接口级和设备级都会进入这个分支

          ret = drv->probe(dev);

…

probe_failed:

   dev->drvier = NULL;  //probe 失败, 重设它

   …

}

对于usb 来说这个函数的调用有2 种情况, 1: dev,drv 代表的是设备级别的, 2 dev,drv 代表的是接口级别的. 其他情况组合在usb_device_match 中被过滤掉了,

分支1: dev,drv 代表的是设备级别:

此时的drv 是device_driver类型,那它只能是我们之前注册在USB设备驱动(usb_device_driver)中的内嵌的设备驱动(device_driver)的probe---usb_probe_device.

int usb_register_device_driver(struct usb_device_driver *new_udriver,struct module *owner)

{

      ……

new_udriver->drvwrap.driver.probe = usb_probe_device;  //用来查看特定设备是否存在,所有设备的probe都是这个

    ……

}

而usb_probe_device的实现是

static int usb_probe_device(struct device *dev)
{
struct usb_device_driver *udriver = to_usb_device_driver(dev->driver);

……

if (!error)
error = udriver->probe(udev);//执行在generic.c中的 usb_generic_driver 的generic_probe()函数  

        …… 

}

usb_probe_device最终调用的是usb_probe_device的probe函数，在我们的系统中那就是usb_generic_driver. 因为在当前的usb 系统中只有这个driver 是代表整个USB设备的驱动, 它是在usb_init 中被注册的, 而我们通常写的usb 驱动都是代表一个interface 的.

struct usb_device_driver usb_generic_driver = {

   …

   .probe = generic_probe,

   …

}

因此, 此时的drv->probe 将调用generic_probe().

static int generic_probe(struct usb_device *udev)

{

   …

   c = choose_configuration(dev);

   if(c >= 0) {

   err = usb_set_configuration(udev, c);  // 设置配置, 并注册interface.

   …

}

…

}

该函数为这个usb 设备选择一个合适的配置, 并注册这个配置下面的interface.

int usb_set_configuration(struct usb_device *dev, int configuration)

{

   …

   for(I = 0; I < nintf; i++) {

   struct usb_interface *intf = cp->interface[i];

   …

   device_add(&intf->dev);

   …

}

   …

}

该函数比较重要, 但我们只关心probe 过程因此省掉了很多东西. 它为当前配置下的每个interface调用device_add() 函数, 它的参数是接口&intf->dev！！根据前面的分析可知, 这个过程将会走到接下来我们要分析的情况2.

分支2: dev,drv 代表的是interface 级别:

此时的dev 代表着一个interface, 而drv 就代表了我们自己的usb 驱动. 但是我们应当看到drv是device_driver 类型, 而我们写的usb 驱动的类型一般是usb_driver, 因此这里的probe 和我们自己写的probe 显然不是同一个. 实际上这里的drv 是我们的驱动对象里内嵌的一个子对象( 因为linux下所以的驱动都必须用device_driver 来代表,). 那这个子对象的probe 函数是在哪里赋值的呢? 这就要看usb_register 函数了,

跟踪这个函数我们可以看到这里的probe 函数实际上是usb_probe_interface( 所有的usb interface 驱动都是一样的).

  static int usb_probe_interface(struct device *dev)

{

  struct usb_driver= to_usb_driver(dev->driver);  //dev->driver   在really_probe 中设置.

  …

  error = driver->probe(intf, id);   // 这个就是我们自己写的probe 函数了.

  …

}

 driver->probe(intf, id); 这就调用到我们自己写的代码里面了。也就是使用usb_register()注册的驱动，如hub的接口驱动hub_driver。

 

整个流程大概就是这样: