Linux下的USB设备驱动

一、USB一些相关的概念

USB是我们常用的接口，它有四条引脚线：5V、D+、D-、GND。PC的USB口的D+、D-接有下拉电阻，平时处于低电平状态。USB设备的USB口内部，D-或D+接有1.5K的上拉电阻；它一接入PC，就会把PC的USB口的D-或D+拉高，从硬件的角度通知PC有新设备接入。所以USB能够自动监测设备。
简单来说，USB驱动分为两块，一块是USB总线驱动，这个在Linux内核里已经给我们做好了。当接入USB设备时，它能察觉到USB设备的接入，给USB设备分配编号（地址），并告诉USB设备给它分配的编号（地址）是多少，和获取USB设备的描述符。然后通过设备描述符的信息找打对应的USB设备驱动程序，并给USB设备驱动程序提供读写函数。第二块就是USB设备驱动程序，我们需要做的就是这一块。USB设备驱动程序用通过USB总线驱动程序提供的读写函数，根据不同的数据做不同的事情。
其他的一些概念：
1、USB是主从结构的，所有的USB传输都是从USB主机这方发起的，USB设备没有”主动”通知USB主机的能力。例子：USB鼠标滑动一下立刻产生数据，但是它没有能力通知PC机来读数据，只能被动地等得PC机来读。
2、 USB的传输类型:
a. 控制传输：可靠，时间有保证，比如：USB设备的识别过程
b. 批量传输: 可靠, 时间没有保证, 比如：U盘
c. 中断传输：可靠，实时，比如：USB鼠标
d. 实时传输：不可靠，实时，比如：USB摄像头
3、USB传输的对象：端点(endpoint)
我们说”读U盘”、”写U盘”，可以细化为：把数据写到U盘的端点1，从U盘的端点2里读出数据。除了端点0外，每一个端点只支持一个方向的数据传输，端点0用于控制传输，既能输出也能输入。
4、 每一个端点都有传输类型，传输方向。
5、 术语里、程序里说的输入(IN)、输出(OUT) “都是” 基于USB主机的立场说的。比如鼠标的数据是从鼠标传到PC机, 对应的端点称为”输入端点”。
6、USB总线驱动程序的作用
a. 识别USB设备
b. 查找并安装对应的设备驱动程序
c. 提供USB读写函数

二、USB设备驱动的框架

app:
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内核——————————————————
USB总线驱动程序 // 1. 识别, 2. 找到匹配的设备驱动, 3. 提供USB读写函数 (它不知道数据含义)
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USB主机控制器
UHCI OHCI EHCI
硬件 ——————————————————–
USB设备

UHCI: intel, 低速(1.5Mbps)/全速(12Mbps)
OHCI: microsoft 低速/全速
EHCI: 高速(480Mbps)
从上面你的图可知道当我们写一个USB 设备驱动时，我们最主要的目的是解释USB传输数据的含义（即要根据数据的内容去做事情）。在接受数据之前需要让我们的USB设备驱动程序和USB设备建立一个连接，它是怎么连接的呢？通过向上注册一个usb_driver结构体，当设备插入时，通过得到的设备描述符与这个结构体进行比较匹配，当匹配时就建立联系，详细的匹配过程很复杂，这里就不深入了。当设备和驱动建立连接时，将调用注册的结构里的probe函数。为了能完成驱动的一些事务，我们需要在这个函数内进行一些设备相关操作。比如，设置数据传输的3要素（USB的源，数据长度，目的），使用3要素（urb），提交urb。
总结USB设备的驱动的框架：
1、分配usb_driver结构体；

struct usb_driver {
    const char