Android Usb源码分析

android上usb设备接入,拔出, 读写操作过程分析

a. usb设备插入,如何组成usbdevice. 存放在UsbManager.devicesList.

从两个角度来看
1, 从设备插入后, kernel端怎么处理.
usb设备插入后host端如何获取该设备信息呢?
分析:

当usb设备接入时, 会有硬件产生中断. 收到中断后host端会由总线驱动程序根据usb协议, 对端口0地址发送一个请求包给usb设备.
2. 设备收到请求后会将自己的设备描述符信息发给host端.
3. host端通过解析设备描述符来获取usb设备信息, 同时找到对应的设备驱动, 调用其prob函数.
在linux 4.4.103上代码跟踪如下:
drivers/usb/core/hub.c
hub_irq(struct urb *urb)
|-kick_hub_wq(struct usb_hub *hub)
|-queue_work(hub_wq, &hub->events)
hub_probe(struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id)
|-INIT_WORK(&hub->events, hub_event);
|-hub_event(struct work_struct *work)
|–port_event(struct usb_hub *hub, int port1)
|—hub_port_connect_change(struct usb_hub *hub, int port1, u16 portstatus, u16 portchange)
|----hub_port_connect(struct usb_hub *hub, int port1, u16 portstatus,u16 portchange)
|-----udev = usb_alloc_dev(hdev, hdev->bus, port1);
|-----hub_port_init(struct usb_hub *hub, struct usb_device *udev, int port1,int retry_counter)
|------usb_control_msg()
|------hub_set_address(udev, devnum);
|------usb_get_device_descriptor(udev, 8);

|-----hcd->driver->update_device(hcd, udev);
未完待续…

2, 从调用角度来跟踪.

获取后又是如何将改设备信息组成usbdevice对象存放在deviceslist?
反过来跟踪代码, 从调用端看.
|-UsbManager#getDeviceList();
|–mService.getDeviceList(bundle);
|—UsbServer#getDeviceList(Bundle devices)
|----UsbHostManager#getDeviceList(Bundle devices)
从全局变量HashMap<String, UsbDevice> mDevices取出数据存入Bundle.
而更新mDevices数据由底层jni函数调用
/* Called from JNI in monitorUsbHostBus() to finish adding a new device /
@SuppressWarnings(“unused”)
private void endUsbDeviceAdded()
看注释可以发现,底层jni会分别调用如下函数来晚上devices信息.
/
Called from JNI in monitorUsbHostBus() to report new USB devices
Returns true if successful, in which case the JNI code will continue adding configurations,
interfaces and endpoints, and finally call endUsbDeviceAdded after all descriptors
have been processed
*/

现在我们需要跟踪一下JNI层beginUsbDeviceAdded和adding configurations, interfaces and endpoints和endUsbDeviceAdded
分别是在什么时候调用的
jni的调用来自于com_android_server_UsbHostManager.cpp base\services\core\jni 中
usb_device_added分别调用了
|–method_beginUsbDeviceAdded
|–method_addUsbConfiguration
|–method_addUsbInterface
|–method_addUsbEndpoint
|–method_endUsbDeviceAdded

而这个函数由java端调用.

static const JNINativeMethod method_table[] = {
    { "monitorUsbHostBus", "()V", (void*)android_server_UsbHostManager_monitorUsbHostBus },
    { "nativeOpenDevice",  "(Ljava/lang/String;)Landroid/os/ParcelFileDescriptor;",
                                  (void*)android_server_UsbHostManager_openDevice },
};
>UsbHostManager里
 public void systemReady() {
        synchronized (mLock) {
            // Create a thread to call into native code to wait for USB host events.
            // This thread will call us back on usbDeviceAdded and usbDeviceRemoved.
            Runnable runnable = this::monitorUsbHostBus;
            new Thread(null, runnable, "UsbService host thread").start();
        }
    }
>systemReady调用来自于UsbService的Lifecycle/SystemService
> @Override
        public void onBootPhase(int phase) {
            if (phase == SystemService.PHASE_ACTIVITY_MANAGER_READY) {
                mUsbService.systemReady();
            } else if (phase == SystemService.PHASE_BOOT_COMPLETED) {
                mUsbService.bootCompleted();
            }
        }

所以操作又重新回到com_android_server_UsbHostManager.cpp中

static void android_server_UsbHostManager_monit
驱动开发向来是内核开发中工作量最多的一块,随着USB设备的普及,大量的USB设备的驱动开发也成为驱动开发者手头上做的最多的事情。本文主要介绍Linux平台下基于libusb的驱动开发,希望能够给从事Linux驱动开发的朋友带来些帮助,更希望能够给其他平台上的无驱设计带来些帮助。文章是我在工作中使用libusb的一些总结,难免有错误,如有不当的地方,还请指正。 [1]   Linux 平台上的usb驱动开发,主要有内核驱动的开发和基于libusb的无驱设计。   对于内核驱动的大部分设备,诸如带usb接口的hid设备,linux本身已经自带了相关的驱动,我们只要操作设备文件便可以完成对设备大部分的操作,而另外一些设备,诸如自己设计的硬件产品,这些驱动就需要我们驱动工程师开发出相关的驱动了。内核驱动有它的优点,然而内核驱动在某些情况下会遇到如下的一些问题:   1 当使用我们产品的客户有2.4内核的平台,同时也有2.6内核的平台,我们要设计的驱动是要兼容两个平台的,就连makefile 我们都要写两个。   2 当我们要把linux移植到嵌入平台上,你会发现原先linux自 带的驱动移过去还挺大的,我的内核当然是越小越好拉,这样有必要么。这还不是最郁闷的地方,如果嵌入平台是客户的,客户要购买你的产品,你突然发现客户设 备里的系统和你的环境不一样,它没有你要的驱动了,你的程序运行不了,你会先想:“没关系,我写个内核驱动加载一下不就行了“。却发现客户连insmod加载模块的工具都没移植,那时你就看看老天,说声我怎么那么倒霉啊,客户可不想你动他花了n时间移植的内核哦   3 花了些功夫写了个新产品的驱动,挺有成就感啊,代码质量也是相当的有水准啊。正当你沉醉在你的代码中时,客服不断的邮件来了,“客户需要2.6.5内核的驱动,config文件我已经发你了” “客户需要双核的 2.6.18-smp 的驱动” “客户的平台是自己定制的是2.6.12-xxx “ 你恨不得把驱动的源代码给客户,这样省得编译了。你的一部分工作时间编译内核,定制驱动   有问题产生必然会有想办法解决问题的人, libusb的出现给我们带来了某些方便,即节约了我们的时间,也降低了公司的成本。 所以在一些情况下,就可以考虑使用libusb的无驱设计了。   下面我们就来详细讨论一下libusb, 并以写一个hid设备的驱动来讲解如何运用libusb,至于文章中涉及的usb协议的知识,限于篇幅,就不详细讲解了,相关的可自行查看usb相关协议。   一 libusb 介绍   libusb 设计了一系列的外部API 为应用程序所调用,通过这些API应用程序可以操作硬件,从libusb的源代码可以看出,这些API 调用了内核的底层接口,和kernel driver中所用到的函数所实现的功能差不多,只是libusb更加接近USB 规范。使得libusb的使用也比开发内核驱动相对容易的多。   Libusb 的编译安装请查看Readme,这里不做详解   二 libusb 的外部接口   2.1 初始化设备接口   这些接口也可以称为核心函数,它们主要用来初始化并寻找相关设备。   usb_init   函数定义: void usb_init(void);   从函数名称可以看出这个函数是用来初始化相关数据的,这个函数大家只要记住必须调用就行了,而且是一开始就要调用的.   usb_find_busses   函数定义: int usb_find_busses(void);   寻找系统上的usb总线,任何usb设备都通过usb总线和计算机总线通信。进而和其他设备通信。此函数返回总线数。   usb_find_devices   函数定义: int usb_find_devices(void);   寻找总线上的usb设备,这个函数必要在调用usb_find_busses()后使用。以上的三个函数都是一开始就要用到的,此函数返回设备数量。   usb_get_busses   函数定义: struct usb_bus *usb_get_busses(void);   这个函数返回总线的列表,在高一些的版本中已经用不到了,这在下面的实例中会有讲解   2.2 操作设备接口   usb_open   函数定义: usb_dev_handle *usb_open(struct *usb_device dev);   打开要使用的设备,在对硬件进行操作前必须要调用usb_open 来打开设备,这里大家看到有两个结构体 usb_dev_handle 和 usb_device 是我们在开发中经常碰到的,有必要把它们的结构看一看。在libusb 中的usb.h和usbi.h中有定义。   这里我们不妨理解为返回的 usb_dev_handle 指针是指向设备的句柄,而行参里输入就是需要打开的设备。   usb_close   函数定义: int usb_close(usb_dev_handle *dev);   与usb_open相对应,关闭设备,是必须调用的, 返回0成功,<0 失败。   usb_set_configuration   函数定义: int usb_set_configuration(usb_dev_handle *dev, int configuration);   设置当前设备使用的configuration,参数configuration 是你要使用的configurtation descriptoes中的bConfigurationValue, 返回0成功,<0失败( 一个设备可能包含多个configuration,比如同时支持高速和低速的设备就有对应的两个configuration,详细可查看usb标准)   usb_set_altinterface   函数定义: int usb_set_altinterface(usb_dev_handle *dev, int alternate);   和名字的意思一样,此函数设置当前设备配置的interface descriptor,参数alternate是指interface descriptor中的bAlternateSetting。返回0成功,<0失败   usb_resetep   函数定义: int usb_resetep(usb_dev_handle *dev, unsigned int ep);   复位指定的endpoint,参数ep 是指bEndpointAddress,。这个函数不经常用,被下面介绍的usb_clear_halt函数所替代。   usb_clear_halt   函数定义: int usb_clear_halt (usb_dev_handle *dev, unsigned int ep);   复位指定的endpoint,参数ep 是指bEndpointAddress。这个函数用来替代usb_resetep   usb_reset   函数定义: int usb_reset(usb_dev_handle *dev);   这个函数现在基本不怎么用,不过这里我也讲一下,和名字所起的意思一样,这个函数reset设备,因为重启设备后还是要重新打开设备,所以用usb_close就已经可以满足要求了。   usb_claim_interface   函数定义: int usb_claim_interface(usb_dev_handle *dev, int interface);   注册与操作系统通信的接口,这个函数必须被调用,因为只有注册接口,才能做相应的操作。   Interface 指 bInterfaceNumber. (下面介绍的usb_release_interface 与之相对应,也是必须调用的函数)   usb_release_interface   函数定义: int usb_release_interface(usb_dev_handle *dev, int interface);   注销被usb_claim_interface函数调用后的接口,释放资源,和usb_claim_interface对应使用。   2.3 控制传输接口   usb_control_msg   函数定义:int usb_control_msg(usb_dev_handle *dev, int requesttype, int request, int value, int index, char *bytes, int size, int timeout);   从默认的管道发送和接受控制数据   usb_get_string   函数定义: int usb_get_string(usb_dev_handle *dev, int index, int langid, char *buf, size_t buflen);   usb_get_string_simple   函数定义: int usb_get_string_simple(usb_dev_handle *dev, int index, char *buf, size_t buflen);   usb_get_descriptor   函数定义: int usb_get_descriptor(usb_dev_handle *dev, unsigned char type, unsigned char index, void *buf, int size);   usb_get_descriptor_by_endpoint   函数定义: int usb_get_descriptor_by_endpoint(usb_dev_handle *dev, int ep, unsigned char type, unsigned char index, void *buf, int size);   2.4 批传输接口   usb_bulk_write   函数定义: int usb_bulk_write(usb_dev_handle *dev, int ep, char *bytes, int size, int timeout);   usb_interrupt_read   函数定义: int usb_interrupt_read(usb_dev_handle *dev, int ep, char *bytes, int size, int timeout);   2.5 中断传输接口   usb_bulk_write   函数定义: int usb_bulk_write(usb_dev_handle *dev, int ep, char *bytes, int size, int timeout);   usb_interrupt_read   函数定义: int usb_interrupt_read(usb_dev_handle *dev, int ep, char *bytes, int size, int timeout);
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