如何编写Linux下的USB键盘驱动

关注

原创最新推荐文章于 2025-11-10 21:00:02 发布 2.3k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

Linux下的硬件驱动——USB设备（下）（驱动开发部分）赵明(carl__zhao@163.com) 联想软件设计中心嵌入式研发处系统设计工程师 2003年7月 USB骨架程序（usb-skeleton），是USB驱动程序的基础，通过对它源码的学习和理解，可以使我们迅速地了解USB驱动架构，迅速地开发我们自己的USB硬件的驱动。前言在上篇《Linux下的硬件驱动--USB设备（上）（驱动配制部分）》中，我们知道了在Linux下如何去使用一些最常见的阅读详情

1. 指定USB键盘驱动所需的头文件:

#include <linux/kernel.h>/*内核头文件，含有内核一些常用函数的原型定义*/

#include <linux/slab.h>/*定义内存分配的一些函数*/

#include <linux/module.h>/*模块编译必须的头文件*/

#include <linux/input.h>/*输入设备相关函数的头文件*/

#include <linux/init.h>/*linux初始化模块函数定义*/

#include <linux/usb.h> /*USB设备相关函数定义*/

2. 定义键盘码表数组：

/*使用第一套键盘扫描码表:A-1E;B-30;C-2E…*/

static unsigned char usb_kbd_keycode[256] = {

0, 0, 0, 0, 30, 48, 46, 32, 18, 33, 34, 35, 23, 36, 37, 38,

50, 49, 24, 25, 16, 19, 31, 20, 22, 47, 17, 45, 21, 44, 2, 3,

4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 28, 1, 14, 15, 57, 12, 13, 26,

27, 43, 43, 39, 40, 41, 51, 52, 53, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64,

65, 66, 67, 68, 87, 88, 99, 70,119,110,102,104,111,107,109,106,

105,108,103, 69, 98, 55, 74, 78, 96, 79, 80, 81, 75, 76, 77, 71,

72, 73, 82, 83, 86,127,116,117,183,184,185,186,187,188,189,190,

191,192,193,194,134,138,130,132,128,129,131,137,133,135,136,113,

115,114, 0, 0, 0,121, 0, 89, 93,124, 92, 94, 95, 0, 0, 0,

122,123, 90, 91, 85, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,

0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,

29, 42, 56,125, 97, 54,100,126,164,166,165,163,161,115,114,113,

150,158,159,128,136,177,178,176,142,152,173,140

};
3. 编写设备ID表：

static struct usb_device_id usb_kbd_id_table [] = {

{ USB_INTERFACE_INFO(3, 1, 1) },/*3,1,1分别表示接口类,接口子类,接口协议;3,1,1为键盘接口类;鼠标为3,1,2*/

{ } /* Terminating entry */

};

MODULE_DEVICE_TABLE (usb, usb_kbd_id_table);/*指定设备ID表*/
4. 定义USB键盘结构体：

struct usb_kbd {

struct input_dev *dev; /*定义一个输入设备*/

struct usb_device *usbdev;/*定义一个usb设备*/

unsigned char old[8]; /*按键离开时所用之数据缓冲区*/

struct urb *irq/*usb键盘之中断请求块*/, *led/*usb键盘之指示灯请求块*/;

unsigned char newleds;/*目标指定灯状态*/

char name[128];/*存放厂商名字及产品名字*/

char phys[64];/*设备之节点*/

unsigned char *new;/*

按键按下时所用之数据缓冲区*/

struct usb_ctrlrequest *cr;/*控制请求结构*/

unsigned char *leds;/*当前指示灯状态*/

dma_addr_t cr_dma; /*控制请求DMA缓冲地址*/

dma_addr_t new_dma; /*中断urb会使用该DMA缓冲区*/

dma_addr_t leds_dma; /*指示灯DAM缓冲地址*/

};
5. 编写USB键盘驱动结构(任何一个LINUX下的驱动都有个类似的驱动结构)：

/*USB键盘驱动结构体*/

static struct usb_driver usb_kbd_driver = {

.name = "usbkbd",/*驱动名字*/

.probe = usb_kbd_probe,/*驱动探测函数,加载时用到*/

.disconnect = usb_kbd_disconnect,/*驱动断开函数,在卸载时用到*/

.id_table = usb_kbd_id_table,/*驱动设备ID表,用来指定设备或接口*/

};

6. 编写模块加载函数(每个驱动都会有一个加载函数，由module_init调用)：

/*驱动程序生命周期的开始点，向 USB core 注册这个键盘驱动程序。*/

static int __init usb_kbd_init(void)

{

int result = usb_register(&usb_kbd_driver);/*注册USB键盘驱动*/

if (result == 0) /*注册失败*/

info(DRIVER_VERSION ":" DRIVER_DESC);

return result;

}
7. 编写模块卸载函数(每个驱动都会有一个卸载函数，由module_exit调用)：

/* 驱动程序生命周期的结束点，向 USB core 注销这个键盘驱动程序。 */

static void __exit usb_kbd_exit(void)

{

printk("SUNWILL-USBKBD:usb_kbd_exit begin.../n");

usb_deregister(&usb_kbd_driver);/*注销USB键盘驱动*/

}
8. 指定模块初始化函数(被指定的函数在insmod驱动时调用)：

module_init(usb_kbd_init);

9. 指定模块退出函数(被指定的函数在rmmod驱动时调用)：

module_exit(usb_kbd_exit);

10. 编写中断请求处理函数：

/*中断请求处理函数，有中断请求到达时调用该函数*/

static void usb_kbd_irq(struct urb *urb, struct pt_regs *regs)

{

struct usb_kbd *kbd = urb->context;

int i;

switch (urb->status) {

case 0: /* success */

break;

case -ECONNRESET: /* unlink */

case -ENOENT:

case -ESHUTDOWN:

return;

/* -EPIPE: should clear the halt */

default: /* error */

goto resubmit;

}

//input_regs(kbd->dev, regs);

不知道其用意, 注释掉该部分仍可正常工作*/

for (i = 0; i < 8; i++)/*8次的值依次是:29-42-56-125-97-54-100-126*/

{

input_report_key(kbd->dev, usb_kbd_keycode[i + 224], (kbd->new[0] >> i) & 1);

}

/*若同时只按下1个按键则在第[2]个字节,若同时有两个按键则第二个在第[3]字节，类推最多可有6个按键同时按下*/

for (i = 2; i < 8; i++) {

/*获取键盘离开的中断*/

if (kbd->old > 3 && memscan(kbd->new + 2, kbd->old, 6) == kbd->new + 8) {/*同时没有该KEY的按下状态*/

if (usb_kbd_keycode[kbd->old])

{

input_report_key(kbd->dev, usb_kbd_keycode[kbd->old], 0);

}

else

info("Unknown key (scancode %#x) released.", kbd->old);

}

获取键盘按下的中断*/

if (kbd->new > 3 && memscan(kbd->old + 2, kbd->new, 6) == kbd->old + 8) {/*同时没有该KEY的离开状态*/

if (usb_kbd_keycode[kbd->new])

{

input_report_key(kbd->dev, usb_kbd_keycode[kbd->new], 1);

}

else

info("Unknown key (scancode %#x) pressed.", kbd->new);

}

/*同步设备,告知事件的接收者驱动已经发出了一个完整的报告*/

input_sync(kbd->dev);

memcpy(kbd->old, kbd->new, 8);/*防止未松开时被当成新的按键处理*/

resubmit:

i = usb_submit_urb (urb, GFP_ATOMIC);/*发送USB请求块*/

if (i)

err ("can't resubmit intr, %s-%s/input0, status %d",

kbd->usbdev->bus->bus_name,

kbd->usbdev->devpath, i);

}
11. 编写事件处理函数：

/*事件处理函数*/

static int usb_kbd_event(struct input_dev *dev, unsigned int type,

unsigned int code, int value)

{

struct usb_kbd *kbd = dev->private;

if (type != EV_LED) /*不支持LED事件 */

return -1;

/*获取指示灯的目标状态*/

kbd->newleds = (!!test_bit(LED_KANA, dev->led) << 3) | (!!test_bit(LED_COMPOSE, dev->led) << 3) |

(!!test_bit(LED_SCROLLL, dev->led) << 2) | (!!test_bit(LED_CAPSL, dev->led) << 1) |

(!!test_bit(LED_NUML, dev->led));

if (kbd->led->status == -EINPROGRESS)

return 0;

指示灯状态已经是目标状态则不需要再做任何操作*/

if (*(kbd->leds) == kbd->newleds)

return 0;

*(kbd->leds) = kbd->newleds;

kbd->led->dev = kbd->usbdev;

/*发送usb请求块*/

if (usb_submit_urb(kbd->led, GFP_ATOMIC))

err("usb_submit_urb(leds) failed");

return 0;

}
12. 编写LED事件处理函数：

/*接在event之后操作，该功能其实usb_kbd_event中已经有了，该函数的作用可能是防止event的操作失败，一般注释掉该函数中的所有行都可以正常工作*/

static void usb_kbd_led(struct urb *urb, struct pt_regs *regs)

{

struct usb_kbd *kbd = urb->context;

if (urb->status)

warn("led urb status %d received", urb->status);

if (*(kbd->leds) == kbd->newleds)/*

指示灯状态已经是目标状态则不需要再做任何操作*/

return;

*(kbd->leds) = kbd->newleds;

kbd->led->dev = kbd->usbdev;

if (usb_submit_urb(kbd->led, GFP_ATOMIC))

err("usb_submit_urb(leds) failed");

}
13. 编写USB设备打开函数:

/*打开键盘设备时，开始提交在 probe 函数中构建的 urb，进入 urb 周期。 */

static int usb_kbd_open(struct input_dev *dev)

{

struct usb_kbd *kbd = dev->private;

kbd->irq->dev = kbd->usbdev;

if (usb_submit_urb(kbd->irq, GFP_KERNEL))

return -EIO;

return 0;

}
14. 编写USB设备关闭函数

/*关闭键盘设备时，结束 urb 生命周期。 */

static void usb_kbd_close(struct input_dev *dev)

{

struct usb_kbd *kbd = dev->private;

usb_kill_urb(kbd->irq); /*取消kbd->irq这个usb请求块*/

}
15. 创建URB

/*分配URB内存空间即创建URB*/

static int usb_kbd_alloc_mem(struct usb_device *dev, struct usb_kbd *kbd)

{

if (!(kbd->irq = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL)))

return -1;

if (!(kbd->led = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL)))

return -1;

if (!(kbd->new = usb_buffer_alloc(dev, 8, GFP_ATOMIC, &kbd->new_dma)))

return -1;

if (!(kbd->cr = usb_buffer_alloc(dev, sizeof(struct usb_ctrlrequest), GFP_ATOMIC, &kbd->cr_dma)))

return -1;

if (!(kbd->leds = usb_buffer_alloc(dev, 1, GFP_ATOMIC, &kbd->leds_dma)))

return -1;

return 0;

}
16. 销毁URB

/*释放URB内存空间即销毁URB*/

static void usb_kbd_free_mem(struct usb_device *dev, struct usb_kbd *kbd)

{

if (kbd->irq)

usb_free_urb(kbd->irq);

if (kbd->led)

usb_free_urb(kbd->led);

if (kbd->new)

usb_buffer_free(dev, 8, kbd->new, kbd->new_dma);

if (kbd->cr)

usb_buffer_free(dev, sizeof(struct usb_ctrlrequest), kbd->cr, kbd->cr_dma);

if (kbd->leds)

usb_buffer_free(dev, 1, kbd->leds, kbd->leds_dma);

}

17. USB键盘驱动探测函数:

/*USB键盘驱动探测函数，初始化设备并指定一些处理函数的地址*/

static int usb_kbd_probe(struct usb_interface *iface,

const struct usb_device_id *id)

{

struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(iface);

struct usb_host_interface *interface;

struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;

struct usb_kbd *kbd;

struct input_dev *input_dev;

int i, pipe, maxp;

/*当前选择的interface*/

interface = iface->cur_altsetting;

/*键盘只有一个中断IN端点*/

if (interface->desc.bNumEndpoints != 1)

return -ENODEV;

/*获取端点描述符*/

endpoint = &interface->endpoint[0].desc;

if (!(endpoint->bEndpointAddress & USB_DIR_IN))

return -ENODEV;

if ((endpoint->bmAttributes & USB_ENDPOINT_XFERTYPE_MASK) != USB_ENDPOINT_XFER_INT)

return -ENODEV;

/*将endpoint设置为中断IN端点*/

pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);

/*获取包的最大值*/

maxp = usb_maxpacket(dev, pipe, usb_pipeout(pipe));

kbd = kzalloc(sizeof(struct usb_kbd), GFP_KERNEL);

input_dev = input_allocate_device();

if (!kbd || !input_dev)

goto fail1;

if (usb_kbd_alloc_mem(dev, kbd))

goto fail2;

/* 填充 usb 设备结构体和输入设备结构体 */

kbd->usbdev = dev;

kbd->dev = input_dev;

以"厂商名字产品名字"的格式将其写入kbd->name*/

if (dev->manufacturer)

strlcpy(kbd->name, dev->manufacturer, sizeof(kbd->name));

if (dev->product) {

if (dev->manufacturer)

strlcat(kbd->name, " ", sizeof(kbd->name));

strlcat(kbd->name, dev->product, sizeof(kbd->name));

}

检测不到厂商名字*/

if (!strlen(kbd->name))

snprintf(kbd->name, sizeof(kbd->name),

"USB HIDBP Keyboard %04x:%04x",

le16_to_cpu(dev->descriptor.idVendor),

le16_to_cpu(dev->descriptor.idProduct));

/*设备链接地址*/

usb_make_path(dev, kbd->phys, sizeof(kbd->phys));

strlcpy(kbd->phys, "/input0", sizeof(kbd->phys));

input_dev->name = kbd->name;

input_dev->phys = kbd->phys;

* input_dev 中的 input_id 结构体，用来存储厂商、设备类型和设备的编号，这个函数是将设备描述符

* 中的编号赋给内嵌的输入子系统结构体

usb_to_input_id(dev, &input_dev->id);

/* cdev 是设备所属类别（class device） */

input_dev->cdev.dev = &iface->dev;

/* input_dev 的 private 数据项用于表示当前输入设备的种类，这里将键盘结构体对象赋给它 */

input_dev->private = kbd;

input_dev->evbit[0] = BIT(EV_KEY)/*键码事件*/ | BIT(EV_LED)/*LED事件*/ | BIT(EV_REP)/*自动重覆数值*/;

input_dev->ledbit[0] = BIT(LED_NUML)/*数字灯*/ | BIT(LED_CAPSL)/*大小写灯*/ | BIT(LED_SCROLLL)/*滚动灯*/ | BIT(LED_COMPOSE) | BIT(LED_KANA);

for (i = 0; i < 255; i++)

set_bit(usb_kbd_keycode, input_dev->keybit);

clear_bit(0, input_dev->keybit);

input_dev->event = usb_kbd_event;/*

注册事件处理函数入口*/

input_dev->open = usb_kbd_open;/*注册设备打开函数入口*/

input_dev->close = usb_kbd_close;/*注册设备关闭函数入口*/

初始化中断URB*/

usb_fill_int_urb(kbd->irq/*初始化kbd->irq这个urb*/, dev/*这个urb要发送到dev这个设备*/, pipe/*这个urb要发送到pipe这个端点*/,

kbd->new/*指向缓冲的指针*/, (maxp > 8 ? 8 : maxp)/*缓冲长度*/,

usb_kbd_irq/*这个urb完成时调用的处理函数*/, kbd/*指向数据块的指针，被添加到这个urb结构可被完成处理函数获取*/, endpoint->bInterval/*urb应当被调度的间隔*/);

kbd->irq->transfer_dma = kbd->new_dma; /*指定urb需要传输的DMA缓冲区*/

kbd->irq->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;/*本urb有一个DMA缓冲区需要传输*/

kbd->cr->bRequestType = USB_TYPE_CLASS | USB_RECIP_INTERFACE;/*操作的是类接口对象*/

kbd->cr->bRequest = 0x09; /*中断请求编号*/

kbd->cr->wValue = cpu_to_le16(0x200);

kbd->cr->wIndex = cpu_to_le16(interface->desc.bInterfaceNumber);/*接口号*/

kbd->cr->wLength = cpu_to_le16(1);/*数据传输阶段传输多少个bytes*/

初始化控制URB*/

usb_fill_control_urb(kbd->led, dev, usb_sndctrlpipe(dev, 0),

(void *) kbd->cr, kbd->leds, 1,

usb_kbd_led, kbd);

kbd->led->setup_dma = kbd->cr_dma;

kbd->led->transfer_dma = kbd->leds_dma;

kbd->led->transfer_flags |= (URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP | URB_NO_SETUP_DMA_MAP/*如果使用DMA传输则urb中setup_dma指针所指向的缓冲区是DMA缓冲区而不是setup_packet所指向的缓冲区*/);

注册输入设备*/

input_register_device(kbd->dev);

usb_set_intfdata(iface, kbd);/*设置接口私有数据*/

return 0;

fail2: usb_kbd_free_mem(dev, kbd);

fail1: input_free_device(input_dev);

kfree(kbd);

return -ENOMEM;

}
18. 编写断开连接的函数:

/*断开连接(如键盘设备拔出)的处理函数*/

static void usb_kbd_disconnect(struct usb_interface *intf)

{

struct usb_kbd *kbd = usb_get_intfdata (intf);/*获取接口的私有数据给kbd*/

usb_set_intfdata(intf, NULL);/*设置接口的私有数据为NULL*/

if (kbd) {

usb_kill_urb(kbd->irq);/*取消中断请求*/

input_unregister_device(kbd->dev);/*注销设备*/

usb_kbd_free_mem(interface_to_usbdev(intf), kbd);/*释放内存空间*/

kfree(kbd);

}

}
19. 编写Makefile:

##############################

#usbkdb Makefile for linux

##############################

obj-m:=usbkbd.o

KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build

PWD:=$(shell pwd)

default:

$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules

收录于

我的LINUX

底层及驱动开发

标签

#linux #struct #input #interface #buffer

Linux内核编程（二十一）USB驱动开发-键盘驱动 USB 驱动开发主要分为两种：主机侧的驱动程序和设备侧的驱动程序。主机侧驱动程序用于控制插入到主机中的 USB 设备，而设备侧驱动程序则负责控制 USB 设备如何与主机通信。由于设备侧驱动程序通常与设备功能紧密相关，因此常常被称为 USB gadget 驱动程序。USB gadget 驱动程序的作用是定义如何通过 USB 协议栈与主机端进行通信，确保设备能够正确响应主机的请求。在 USB 系统中，主机侧和设备侧有各自不同的控制器。阅读详情

如何编写Linux下的USB键盘驱动

相关推荐