ADB 驱动分享

最新推荐文章于 2025-07-04 10:45:33 发布

Mr_-G

最新推荐文章于 2025-07-04 10:45:33 发布

阅读量993

点赞数 14

CC 4.0 BY-SA版权

分类专栏：底层软件开发 Linux 编程入门文章标签： adb ADB驱动驱动

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/pythonsys/article/details/149051032

Linux 同时被 3 个专栏收录

165 篇文章

订阅专栏

编程入门

126 篇文章

订阅专栏

底层软件开发

76 篇文章

订阅专栏

一、ADB 驱动基础概念与体系架构

1.1 ADB 驱动的本质与定位

ADB（Android Debug Bridge）驱动并非独立的软件模块，而是一套实现计算机与 Android 设备通信的驱动程序集合。其核心功能是在操作系统层面建立 USB 或网络连接的通信通道，使 ADB 工具（如 adb.exe）能够通过驱动与设备交互。从技术本质看，ADB 驱动属于设备驱动程序（Device Driver） 的范畴，负责处理操作系统与硬件设备之间的底层通信协议。

在 Android 生态中，ADB 驱动扮演着三重角色：

硬件抽象层：屏蔽不同 USB 控制器、芯片组的硬件差异
协议转换层：将 ADB 协议（基于 TCP/IP 的简化版）转换为 USB 传输格式
权限控制层：管理设备连接时的用户权限与安全认证

1.2 ADB 驱动与 ADB 工具的关系

许多开发者容易混淆 ADB 驱动与 ADB 工具（如 platform-tools 中的 adb 程序）。实际上：

ADB 工具：运行在计算机端的用户态程序，提供命令行接口（如adb shell）
ADB 驱动：内核态或系统级驱动程序，负责物理连接的建立与数据传输

两者的交互流程如下：

ADB工具（用户态） → 驱动接口（系统调用） → ADB驱动（内核态） → USB控制器 → Android设备

1.3 跨平台驱动架构差异

不同操作系统的 ADB 驱动实现存在显著差异：

操作系统	驱动类型	核心组件	开发工具
Windows	INF 驱动	usbser.sys android_winusb.inf	Visual Studio WDK
macOS	KEXT 驱动	IOUSBFamily.kext AppleUSBDriver.kext	Xcode IOKit
Linux	内核模块	usbcore adbfs	Linux 内核源码 DKMS
Android	设备端驱动	libusb-1.0.so adbd	NDK Android 源码

二、Windows 平台 ADB 驱动深度解析

2.1 Windows 驱动模型（WDM）下的 ADB 实现

Windows 采用分层驱动模型，ADB 驱动属于USB 客户端驱动程序，遵循以下层次结构：

应用层（ADB工具）
↓
内核态驱动接口（Win32 API）
↓
USB驱动栈：
  - 功能驱动（Function Driver, FDO）：android_winusb.sys
  - 过滤驱动（Filter Driver, FDO）：厂商自定义过滤
  - 总线驱动（Bus Driver, PDO）：usbhub.sys/usbport.sys

2.2 INF 文件详解

Windows ADB 驱动的核心是android_winusb.inf文件，其关键段解析：

[Version]
Signature="$Windows NT$"
Class=Ports
ClassGUID={4D36E978-E325-11CE-BFC1-08002BE10318}
Provider=%ProviderName%
DriverVer=07/01/2025,1.0.0.0

[Manufacturer]
%ManufacturerName%=Android, NTamd64, NTx86

[Android.NTamd64]
%SingleAdbInterface%=AndroidAdb, usb\vid_18d1&pid_4ee7&mi_02
%CompositeAdbInterface%=AndroidAdb, usb\vid_22b8&pid_2e62&mi_01

[AndroidAdb.Service]
DisplayName=%ServiceName%
ServiceType=1            ; SERVICE_KERNEL_DRIVER
StartType=3              ; SERVICE_DEMAND_START
ErrorControl=1           ; SERVICE_ERROR_NORMAL
ServiceBinary=%12%\android_winusb.sys

[AndroidAdb.Interfaces]
AddInterface=%SingleAdbInterface%, %AdbInterfaceGUID%

VID/PID 匹配：通过vid_XXXX&pid_XXXX指定设备厂商 ID 和产品 ID
MI_XX：接口编号，用于复合设备的多接口识别
服务启动类型：SERVICE_DEMAND_START表示按需加载

2.3 驱动安装与签名机制

Windows 10 及以上系统强制要求驱动签名，未签名驱动会触发驱动程序验证程序（Drivers Verifier） 报错。签名流程包括：

申请代码签名证书（如 Symantec EV 证书）
使用signtool.exe工具签名：

signtool sign /f MyCertificate.pfx /p Password /tr http://timestamp.digicert.com android_winusb.sys

若为测试环境，可通过bcdedit /set testsigning on启用测试签名模式

2.4 常见安装问题与解决方案

Code 10 错误（设备无法启动）：
- 原因：驱动与硬件不兼容或注册表权限问题
- 解决：使用devcon.exe强制安装，或修改HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Enum下的权限
Code 43 错误（Windows 已停止此设备）：
- 原因：USB 控制器驱动异常或设备硬件故障
- 解决：更新主板芯片组驱动，或在设备管理器中卸载并重启

三、macOS 与 Linux 平台 ADB 驱动实现

3.1 macOS 的 IOKit 驱动架构

macOS 的 ADB 驱动基于 IOKit 框架，核心组件包括：

IOUSBDeviceUserClient：提供用户态与内核态的通信接口
IOUSBInterface：处理 USB 接口的配置与数据传输
IOUSBPacketDescriptor：管理 USB 数据包的发送与接收

驱动开发需遵循 Apple 的驱动签名规则，通过kextutil工具加载：

kextutil -v /System/Library/Extensions/AndroidADB.kext

3.2 Linux 的 udev 规则与内核模块

Linux 下 ADB 驱动依赖于内核的usbcore和adbfs模块。设备识别通过udev规则实现，典型规则文件51-android.rules：

SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="18d1", MODE="0666", GROUP="plugdev"
SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="22b8", MODE="0666", GROUP="plugdev"

内核模块加载流程：

modprobe usbcore
modprobe adbfs

3.3 跨平台驱动兼容性挑战

USB 描述符差异：不同厂商设备的 USB 配置描述符（Configuration Descriptor）可能不同
权限模型差异：Windows 的注册表权限、macOS 的 System Extension 权限、Linux 的 udev 组权限
内核版本兼容性：Linux 内核 3.4 + 才完整支持 ADB over USB 3.0

四、ADB 驱动通信协议与技术原理

4.1 USB 通信栈与 ADB 协议映射

ADB 基于 USB 2.0/3.0 的控制传输（Control Transfer） 和批量传输（Bulk Transfer）：

控制传输：用于设备枚举与配置（如获取设备描述符）
批量传输：用于大数据量通信（如adb push文件传输）

ADB 协议数据包结构（大端序）：

+--------+--------+--------+--------+----------------+
| 魔数   | 命令   | 参数1  | 参数2  | 数据（可选）   |
+--------+--------+--------+--------+----------------+
| 4字节  | 4字节  | 4字节  | 4字节  | n字节          |
+--------+--------+--------+--------+----------------+

其中魔数固定为0x41444250（"ADBP"），命令包括：

CMD_SYNC：同步命令
CMD_OPEN：打开连接
CMD_WRTE：写入数据
CMD_READ：读取数据

4.2 驱动层数据传输流程

当执行adb shell时，驱动层的数据流如下：

用户态 ADB 工具发送CMD_OPEN请求到驱动
驱动将请求封装为 USB 批量传输数据包
设备端 adbd 进程接收请求并建立 shell 会话
数据通过双向批量传输通道交互
会话结束后发送CMD_CLOSE请求

4.3 驱动性能优化关键点

批量传输缓冲区大小：默认 64 字节，可通过驱动参数调整为 512 字节提升大文件传输速度
中断传输优先级：将 ADB 接口的中断传输优先级设为中等（USB_INTERRUPT_PRIORITY_MEDIUM）
USB 超时处理：设置合理的超时重传机制（默认 500ms），避免卡死

五、ADB 驱动开发与调试实战

5.1 驱动开发环境搭建

Windows 平台：

安装 Visual Studio 2019 + Windows Driver Kit (WDK) 2004
配置 WDK 环境变量：

set WDK_DIR=C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10
set PATH=%WDK_DIR%\bin\x64;%PATH%

使用 VS 创建 "USB 客户端驱动程序" 项目

Linux 平台：

安装内核源码与头文件：

sudo apt-get install linux-source-5.4 linux-headers-$(uname -r)

配置 DKMS（Dynamic Kernel Module Support）：

sudo dkms add -m android_adb -v 1.0
sudo dkms build android_adb/1.0
sudo dkms install android_adb/1.0

5.2 驱动调试工具与方法

Windows 调试：

WinDbg：内核调试器，通过双机调试连接目标系统
USBDeview：查看 USB 设备描述符与驱动加载状态
AdbWireless：监控 ADB 协议层数据

Linux 调试：

dmesg：查看内核日志
usbmon：捕获 USB 数据包：

modprobe usbmon
cat /sys/kernel/debug/usb/usbmon/0u > usbmon.log

strace：跟踪 ADB 工具的系统调用

5.3 自定义驱动开发案例

以 Windows 平台为例，实现一个支持厂商特定命令的 ADB 驱动：

修改android_winusb.inf添加自定义设备：

[Android.NTamd64]
%CustomAdbDevice%=AndroidAdb, usb\vid_1234&pid_5678

在驱动源码中添加自定义命令处理：

运行

NTSTATUS ProcessCustomCommand(
    PADB_DEVICE Device,
    PADB_PACKET Packet
) {
    // 解析自定义命令参数
    ULONG command = Packet->Command;
    PVOID data = Packet->Data;
    ULONG length = Packet->DataLength;
    
    if (command == CUSTOM_CMD_GET_DEVICE_INFO) {
        // 读取设备特定信息
        PDEVICE_INFO info = ExAllocatePoolWithTag(NonPagedPool, 
                                                sizeof(DEVICE_INFO), 'ADBI');
        if (info) {
            // 填充设备信息
            RtlCopyMemory(data, info, min(length, sizeof(DEVICE_INFO)));
            ExFreePool(info);
            return STATUS_SUCCESS;
        }
    }
    return STATUS_NOT_SUPPORTED;
}

编译驱动并签名后，通过pnputil安装：

pnputil /add-driver android_winusb.inf /install /subdirs /reboot

六、ADB 驱动安全与权限管理

6.1 驱动级安全漏洞风险

ADB 驱动可能存在的安全隐患：

缓冲区溢出：未校验 USB 数据包长度导致内核漏洞
权限提升：驱动错误配置导致普通用户获取系统权限
中间人攻击：未加密的 ADB 通信被劫持

6.2 安全增强措施

USB 权限确认机制：
- Android 4.2 + 引入 USB 调试授权对话框
- 驱动可通过adb devices -l查看设备授权状态
加密通信支持：
- Android 10 + 支持 ADB over TLS 加密
- 驱动需配合设备端adbd启用 TLS 模式：
```
setprop service.adb.tls 1
restart adbd
```

访问控制列表（ACL）：

Linux 通过 udev 规则限制访问组：

SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="18d1", GROUP="adbusers", MODE="0660"

Windows 通过注册表设置 DACL：

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\AndroidAdb]
"Security"=hex:01,00,14,80,90,00,00,00,9c,00,00,00,14,00,00,00,30,00,00,00,02,00,\
1c,00,01,00,00,00,02,80,14,00,ff,01,0f,00,01,00,00,00,00,20,00,00,00,00,00,14,00

6.3 企业级设备管理方案

驱动白名单：通过组策略限制仅允许签名驱动安装
ADB 功能禁用：在设备端通过Settings.Global.ADB_ENABLED=0禁用
网络 ADB 隔离：通过防火墙限制 ADB over WiFi 的端口访问（默认 5555-5556）

七、ADB 驱动前沿技术与未来发展

7.1 USB4 与 ADB 驱动演进

USB4 基于雷电协议，支持双通道传输，ADB 驱动需适应：

多重流（Multi-Streaming）：并行数据传输通道
动态带宽分配：根据 ADB 流量自动调整带宽
USB4 Alt Mode：在雷电接口上承载 ADB 协议

7.2 无线 ADB 驱动的底层实现

无线 ADB（adb connect）的驱动层面实现：

设备端启动 TCP 服务（默认 5555 端口）
计算机端通过 Socket 通信（AF_INET）
驱动层建立虚拟网络接口与 ADB 协议的映射

优化方向：

使用 UDP 广播发现设备（替代传统的adb devices）
实现 WiFi Direct 下的 P2P 连接
支持蓝牙 LE 作为控制通道，WiFi 作为数据通道

7.3 驱动自动化测试框架

推荐使用以下工具构建驱动测试体系：

CTS Verifier：Android 官方兼容性测试工具
WinQual：微软驱动兼容性测试平台
LTP（Linux Test Project）：Linux 内核模块测试套件

自动化测试用例示例（Python）：

运行

import subprocess
import time

def test_adb_connection():
    # 测试设备连接
    result = subprocess.run(
        ["adb", "devices"], 
        capture_output=True, 
        text=True
    )
    assert "device" in result.stdout, "设备未连接"
    
    # 测试文件传输
    subprocess.run(["adb", "push", "testfile", "/sdcard/"])
    time.sleep(1)
    result = subprocess.run(
        ["adb", "shell", "ls", "/sdcard/testfile"], 
        capture_output=True, 
        text=True
    )
    assert result.returncode == 0, "文件传输失败"
    
    # 测试高负载场景
    for i in range(100):
        subprocess.run(["adb", "shell", "echo", f"test{i}"])

八、ADB 驱动故障诊断与终极解决方案

8.1 跨平台诊断流程

8.2 疑难问题解决方案

Android 12 + 设备连接失败：
- 原因：Android 12 启用了 USB 调试权限的动态管理
- 解决：在设备端设置 "开发者选项"→"USB 调试"→"始终允许从这台计算机"

USB 3.0 接口下传输速度慢：

原因：驱动未正确识别 USB 3.0 SuperSpeed 模式
解决：在驱动中添加 USB 3.0 描述符支持：

运行

// 示例：USB 3.0配置描述符
const UCHAR SuperSpeedConfigDescriptor[] = {
    0x09, 0x02,           // 配置描述符长度/类型
    0x32, 0x00,           // 总长度
    0x01,                 // 接口数量
    0x01,                 // 配置值
    0x00,                 // 索引
    0x00,                 // 电源属性
    0x32, 0x00            // 最大功率(mA)
    // 后续为接口、端点描述符...
};

虚拟机中 ADB 驱动冲突：
- 原因：VMware/VirtualBox 的 USB 控制器与宿主驱动冲突
- 解决：在虚拟机设置中启用 "USB 2.0 兼容模式"，或使用 USB 设备直通技术

九、ADB 驱动开发最佳实践

9.1 驱动代码质量保障

防御性编程：对所有 USB 输入数据进行严格校验
资源管理：使用 RAII 模式管理内核资源（如内存、锁）
异步处理：将耗时操作（如大文件传输）放入工作线程

9.2 兼容性设计原则

设备兼容表：维护主流厂商设备的 VID/PID/ 接口号映射表
版本适配：通过 USB 描述符中的 bcdUSB 字段判断设备支持的 USB 版本
** fallback 机制 **：当新功能不支持时自动降级到兼容模式

9.3 性能优化清单

优化点	实施方法	性能提升
批量传输	将多个 ADB 数据包合并为一个 USB 批量传输	30-50%
零拷贝	使用`transfer-ownership`机制避免内核内存拷贝	20-30%
缓存策略	为频繁访问的设备信息建立内核缓存	15-25%
中断合并	合并多个 USB 中断请求为一个处理	10-20%

十、ADB 驱动生态与社区资源

10.1 主流驱动项目

Android Open Source Project (AOSP)：官方 ADB 驱动源码位于system/core/adb
LibUSB：跨平台 USB 驱动库，用于开发通用 ADB 驱动
WinUSB：Windows 官方 USB 驱动框架，可替代传统 WDM 驱动

10.2 开发者社区与工具

XDA Developers：Android 设备驱动开发论坛
Stack Overflow：搜索 "ADB driver development" 标签
USBTrace：专业 USB 协议分析工具（付费）
Android Debug Bridge Source Code：GitHub 上的 ADB 工具与驱动分析项目

10.3 驱动版本管理策略

建议采用语义化版本号管理驱动：

主版本号：重大架构变更（如从 WDM 迁移到 UMDF）
次版本号：新增功能（如支持 USB 3.1）
补丁版本：bug 修复与性能优化

驱动发布时应附带完整的变更日志和兼容性矩阵，例如：

ADB Driver v2.1.0 (2025-07-01)
- 新增：支持Android 14设备的USB调试授权机制
- 优化：大文件传输速度提升40%
- 修复：解决Windows 11 22H2下的蓝屏问题
- 兼容：Samsung Galaxy S23/S24系列、Pixel 8/9系列

结语：ADB 驱动的技术演进与未来

ADB 驱动从最初的简单 USB 通信工具，已发展为融合 USB 协议、网络通信、安全认证的复杂系统。随着 USB4、Wi-Fi 7 等新技术的普及，ADB 驱动将面临更多挑战：如何在高速接口下保持低延迟，如何在复杂网络环境中保障通信安全，如何实现跨平台驱动的统一管理。

对于开发者而言，深入理解 ADB 驱动的底层原理，不仅能解决日常开发中的连接难题，更能为未来智能设备的多端互联奠定技术基础。从手机到汽车，从智能家居到工业设备，ADB 驱动所代表的设备互联技术，将在万物互联的时代扮演愈发重要的角色。