usb键鼠驱动分析

linux下的usb鼠标驱动在/drivers/hid/usbhid/usbmouse.c中实现

linux下的usb键盘驱动在/drivers/hid/usbhid/usbkbd.c中实现

1.加载初始化过程

1.1模块入口

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1. module_init(usb_mouse_init);  

1.2初始化函数

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1. static int __init usb_mouse_init(void)  //初始化  
2. {  
3.     int retval = usb_register(&usb_mouse_driver);   //注册usb鼠标驱动  
4.     if (retval == 0)  
5.         printk(KERN_INFO KBUILD_MODNAME ": " DRIVER_VERSION ":"DRIVER_DESC "\n");  
6.     return retval;  
7. }  

1.3初始化函数注册了一个usb驱动usb_mouse_driver

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1. static struct usb_driver usb_mouse_driver = {   //usb鼠标驱动  
2.     .name       = "usbmouse",           //驱动名  
3.     .probe      = usb_mouse_probe,      //匹配方法  
4.     .disconnect = usb_mouse_disconnect, //拔出方法  
5.     .id_table   = usb_mouse_id_table,   //支持设备id表  
6. };  

1.4当插入鼠标时会根据usb_mouse_id_table去匹配创建usb设备

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1. static struct usb_device_id usb_mouse_id_table [] = {  
2.     { USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE) },  
3.     { } /* Terminating entry */  
4. };  

它的匹配方式是接口id匹配.接口类USB_INTERFACE_CLASS_HID

usb插入枚举时候会获取usb鼠标的接口类型,获取其接口类信息,匹配成功的话会动态创建一个usb_device.

在分析probe和disconnect方法之前先介绍下驱动用来描述usb鼠标对象的结构体usb_mouse

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1. struct usb_mouse {  
2.     char name[128];//usb鼠标设备名  
3.     char phys[64];//路径  
4.     struct usb_device *usbdev;//usb设备  
5.     struct input_dev *dev;//输入设备  
6.     struct urb *irq;//urb结构体  
7.     signed char *data;  //数据传输缓冲区指针  
8.     dma_addr_t data_dma;  
9. };  

usb鼠标既包含usb设备(usb_device)的属性也包含input输入设备(input_dev)的属性

1.5 匹配成功了就会调用probe方法

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1. static int usb_mouse_probe(struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id)  
2. {  
3.     struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf); //根据usb接口获取动态创建的usb_device  
4.     struct usb_host_interface *interface;  
5.     struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;  
6.     struct usb_mouse *mouse;  
7.     struct input_dev *input_dev;  
8.     int pipe, maxp;  
9.     int error = -ENOMEM;  
10.   
11.     interface = intf->cur_altsetting;    //获取usb_host_interface  
12.     if (interface->desc.bNumEndpoints != 1)  //鼠标的端点有且仅有1个控制端点  
13.         return -ENODEV;  
14.     endpoint = &interface->endpoint[0].desc; //获取端点描述符  
15.     if (!usb_endpoint_is_int_in(endpoint))  //判断该端点是否中断端点  
16.         return -ENODEV;  
17.     //上面判断了usb鼠标的属性,有且仅有1个控制端点(0号端点不算进来的)  
18.       
19.     pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);  //设置端点为中断输入端点  
20.     maxp = usb_maxpacket(dev, pipe, usb_pipeout(pipe)); //获取包数据最大值  
21.     mouse = kzalloc(sizeof(struct usb_mouse), GFP_KERNEL);  //分配usb_mouse对象  
22.     input_dev = input_allocate_device();    //初始化输入设备  
23.     if (!mouse || !input_dev)  
24.         goto fail1;  
25.     mouse->data = usb_alloc_coherent(dev, 8, GFP_ATOMIC, &mouse->data_dma);//分配初始化usb鼠标数据缓冲区内存(默认8位数据)  
26.     if (!mouse->data)  
27.         goto fail1;  
28.     mouse->irq = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL);//分配初始化urb  
29.     if (!mouse->irq)  
30.         goto fail2;  
31.     mouse->usbdev = dev; //设置usb鼠标设备的usb设备对象  
32.     mouse->dev = input_dev;  //设备usb鼠标设备的input设备对象  
33.       
34.     if (dev->manufacturer)   //枚举时候有获取到有效的厂商名  
35.         strlcpy(mouse->name, dev->manufacturer, sizeof(mouse->name));  //复制厂商名到name  
36.     if (dev->product) {      //枚举时候有获取到有效的产品名  
37.         if (dev->manufacturer)   //如果也有厂商名  
38.             strlcat(mouse->name, " ", sizeof(mouse->name));   //则用空格将厂商名和产品名隔开  
39.         strlcat(mouse->name, dev->product, sizeof(mouse->name));   //追加产品名到name  
40.     }  
41.     if (!strlen(mouse->name))    //如果厂商和产品名都没有  
42.         snprintf(mouse->name, sizeof(mouse->name),"USB HIDBP Mouse %04x:%04x",  
43.         le16_to_cpu(dev->descriptor.idVendor),le16_to_cpu(dev->descriptor.idProduct));  
44.         //则直接根据厂商id和产品id给name赋值  
45.     usb_make_path(dev, mouse->phys, sizeof(mouse->phys)); //设置设备路径名  
46.     strlcat(mouse->phys, "/input0", sizeof(mouse->phys)); //追加/input0  
47.     input_dev->name = mouse->name;    //输入设备的名字设置成usb鼠标的名字  
48.     input_dev->phys = mouse->phys;    //输入设备的路径设置成usb鼠标的路径  
49.     usb_to_input_id(dev, &input_dev->id);    //设置输入设备的bustype,vendor,product,version  
50.     input_dev->dev.parent = &intf->dev;       //usb接口设备为输入设备的父设备  
51.       
52.     input_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY) | BIT_MASK(EV_REL);   //输入事件类型按键+相对位移  
53.     input_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_MOUSE)] = BIT_MASK(BTN_LEFT) | BIT_MASK(BTN_RIGHT) | BIT_MASK(BTN_MIDDLE);  
54.     //按键类型 鼠标:左键,右键,中键  
55.     input_dev->relbit[0] = BIT_MASK(REL_X) | BIT_MASK(REL_Y);    //相对位移x方向+y方向  
56.     input_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_MOUSE)] |= BIT_MASK(BTN_SIDE) | BIT_MASK(BTN_EXTRA);  
57.     //按键类型 鼠标:旁键,外部键  
58.     input_dev->relbit[0] |= BIT_MASK(REL_WHEEL); //相对位移 鼠标滚轮事件  
59.       
60.     input_set_drvdata(input_dev, mouse);    //usb鼠标驱动文件作为输入设备的设备文件的驱动数据  
61.     input_dev->open = usb_mouse_open;    //设置输入事件的打开方法  
62.     input_dev->close = usb_mouse_close;  //设置输入事件的关闭方法  
63.   
64.     usb_fill_int_urb(mouse->irq, dev, pipe, mouse->data,(maxp > 8 ? 8 : maxp),usb_mouse_irq, mouse, endpoint->bInterval);  
65.     //填充中断类型urb 指定了urb的回调函数是usb_mouse_irq  
66.     mouse->irq->transfer_dma = mouse->data_dma;//dma数据缓冲区指向usb鼠标设备的data_dma成员  
67.     mouse->irq->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;//没DMA映射  
68.     error = input_register_device(mouse->dev);  
69.     if (error)  
70.         goto fail3;  
71.     usb_set_intfdata(intf, mouse);  ////usb鼠标驱动文件作为usb接口设备的设备文件的驱动数据  
72.     return 0;  
73. fail3:    
74.     usb_free_urb(mouse->irq);  
75. fail2:    
76.     usb_free_coherent(dev, 8, mouse->data, mouse->data_dma);  
77. fail1:    
78.     input_free_device(input_dev);  
79.     kfree(mouse);  
80.     return error;  
81. }  

1.6 拔掉usb鼠标就会调用disconnect方法

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1. static void usb_mouse_disconnect(struct usb_interface *intf)  
2. {  
3.     struct usb_mouse *mouse = usb_get_intfdata (intf);  //根据usb接口设备的设备文件的驱动数据,获取usb鼠标设备  
4.   
5.     usb_set_intfdata(intf, NULL);   //清空usb接口设备的设备文件的驱动数据  
6.     if (mouse) {      
7.         usb_kill_urb(mouse->irq);    //断掉urb传输  
8.         input_unregister_device(mouse->dev); //注销输入设备  
9.         usb_free_urb(mouse->irq);    //释放urb  
10.         usb_free_coherent(interface_to_usbdev(intf), 8, mouse->data, mouse->data_dma);    //清除传输数据缓冲区  
11.         kfree(mouse);   //释放usb鼠标设备  
12.     }  
13. }  

基本上disconnect只是probe的一个逆操作而已

经过probe过程,注册了输入设备则会在/dev/input/目录下会产生对应的鼠标设备节点,应用程序可以打开该节点来控制usb鼠标设备

此时会调用usb_mouse_open方法

1.7打开鼠标

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1. static int usb_mouse_open(struct input_dev *dev)  
2. {  
3.     struct usb_mouse *mouse = input_get_drvdata(dev);   //通过输入设备获取usb鼠标设备  
4.     mouse->irq->dev = mouse->usbdev;   //设置urb设备对应的usb设备  
5.     if (usb_submit_urb(mouse->irq, GFP_KERNEL))  //提交urb  
6.         return -EIO;  
7.     return 0;  
8. }  

通过urb提交之后,鼠标动作通过usb传输数据就会交由urb去处理了

1.8.urb数据传输

当操作鼠标的时候,会引起urb数据传输在数据传输之后会调用usb_mouse_irq

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1. static void usb_mouse_irq(struct urb *urb)  
2. {  
3.     struct usb_mouse *mouse = urb->context;  //获取usb鼠标设备  
4.     signed char *data = mouse->data; //数据传输缓冲区指针  
5.     struct input_dev *dev = mouse->dev;  //输入设备  
6.     int status;  
7.     switch (urb->status) {   //判断urb传输的状态  
8.     case 0:         /* success */   //传输成功跳出switch  
9.         break;  
10.     case -ECONNRESET:   /* unlink */  
11.     case -ENOENT:  
12.     case -ESHUTDOWN:  
13.         return;  
14.     /* -EPIPE:  should clear the halt */  
15.     default:        /* error */  
16.         goto resubmit;  
17.     }  
18.     input_report_key(dev, BTN_LEFT,   data[0] & 0x01);  //右键  
19.     input_report_key(dev, BTN_RIGHT,  data[0] & 0x02);  //左键  
20.     input_report_key(dev, BTN_MIDDLE, data[0] & 0x04);  //中键  
21.     input_report_key(dev, BTN_SIDE,   data[0] & 0x08);  //边键  
22.     input_report_key(dev, BTN_EXTRA,  data[0] & 0x10);  //外部键  
23.     input_report_rel(dev, REL_X,     data[1]);          //相对x坐标位移  
24.     input_report_rel(dev, REL_Y,     data[2]);          //相对y坐标位移  
25.     input_report_rel(dev, REL_WHEEL, data[3]);          //相对滚轮位移  
26.     input_sync(dev);                                    //同步事件  
27. resubmit:  
28.     status = usb_submit_urb (urb, GFP_ATOMIC);          //继续提交urb  
29.     if (status)  
30.         err ("can't resubmit intr, %s-%s/input0, status %d",mouse->usbdev->bus->bus_name,mouse->usbdev->devpath, status);  
31. }  

usb接口传来的数据会保存在usb鼠标data指针成员指向的缓冲区中

这里可以看出usb鼠标传输的每次数据基本是4个字节

第0个字节的第1位表示右键,第2位表示左键,第3位表示中键,第4位表示边键,第5为表示外部键
而第1个字节表示相对x坐标的位移,第2个字节表示相对y坐标的位移,第3个字节表示相对滚轮的位移

当输入设备上报完usb接口接收来的数据后,需要调用input_sync同步事件消息,并调用usb_submit_urb提交urb

使其继续监视处理usb鼠标设备传递的新数据.

应用程序要获取鼠标操作信息可以打开对应的输入设备节点,并通过输入设备的读接口,获取到usb鼠标通过usb接口传递并交由输入设备上报过来的数据

漏掉的函数

1.应用程序关闭鼠标设备

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1. static void usb_mouse_close(struct input_dev *dev)  
2. {  
3.     struct usb_mouse *mouse = input_get_drvdata(dev);   //通过输入设备获取usb鼠标设备  
4.     usb_kill_urb(mouse->irq);    //当关闭鼠标设备时候,需要断掉urb传输  
5. }  

2.模块移除调用的函数

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1. module_exit(usb_mouse_exit);  

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1. static void __exit usb_mouse_exit(void)  
2. {  
3.     usb_deregister(&usb_mouse_driver);  //注销掉usb鼠标设备  
4. }