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標題: 學習筆記 - USB 鼠標驅動淺析 [打印本頁]

作者: 51hei小林 時間: 2016-9-24 22:30
標題: 學習筆記 - USB 鼠標驅動淺析
一直很好奇 USB 如此復雜的協議，在 Linux 中如何寫 USB 設備驅動。剛好是微信所關注的一些 Linux 公眾號有提到 usb 骨架程序 usb-skeleton.c ，發現沒有想象中那么難。從網上查了一些相關的資料，先大概摸一下流程，就選了 USB 鼠標的驅動。有個大體的印象，再接著嘗試深入學習。USB設備那么流行，搞清楚了益處多多啊。哈哈。。。

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/usb/input.h>
#include <linux/hid.h>

/* for apple IDs */
#ifdef CONFIG_USB_HID_MODULE
#include "../hid-ids.h"
#endif

/*
* Version Information
*/
#define DRIVER_VERSION "v1.6"
#define DRIVER_AUTHOR "Vojtech Pavlik <vojtech@ucw.cz>"
#define DRIVER_DESC "USB HID Boot Protocol mouse driver"
#define DRIVER_LICENSE "GPL"

MODULE_AUTHOR(DRIVER_AUTHOR);
MODULE_DESCRIPTION(DRIVER_DESC);
MODULE_LICENSE(DRIVER_LICENSE);

/*****************************
* 大體流程：
* 1、聲明USB設備列表
* 2、注冊 USB 設備驅動
* 3、USB 設備接入被檢測到
* 4、創建并填充 input 設備
* 5、設置 USB 數據獲取回調
* 6、通過 input 上報相應的鍵值
*****************************/

struct usb_mouse
{
char name[128];
char phys[64];
struct usb_device *usbdev;
struct input_dev *dev;
struct urb *irq;

signed char *data;
dma_addr_t data_dma;
};

/* 這個函數其實是回調函數而不是中斷 */
static void usb_mouse_irq(struct urb *urb)
{
struct usb_mouse *mouse = urb->context;
signed char *data = mouse->data;
struct input_dev *dev = mouse->dev;
int status;

// 檢查 USB 傳輸是否成功
switch (urb->status)
{
      case 0:       /* success */
         break;

      case -ECONNRESET: /* unlink */
      case -ENOENT:
      case -ESHUTDOWN:
         return;

         /* -EPIPE:  should clear the halt */
      default:       /* error */
         goto resubmit;
}

// 報告鼠標按鍵情況利用輸入子系統向系統發送鍵值
input_report_key(dev, BTN_LEFT, data[0] & 0x01);
input_report_key(dev, BTN_RIGHT,  data[0] & 0x02);
input_report_key(dev, BTN_MIDDLE, data[0] & 0x04);
input_report_key(dev, BTN_SIDE, data[0] & 0x08);
input_report_key(dev, BTN_EXTRA,  data[0] & 0x10);

input_report_rel(dev, REL_X,    data[1]);
input_report_rel(dev, REL_Y,    data[2]);
input_report_rel(dev, REL_WHEEL, data[3]);

input_sync(dev);

resubmit:  // 提交下次傳輸
status = usb_submit_urb (urb, GFP_ATOMIC);
if (status)
{
      err ("can't resubmit intr, %s-%s/input0, status %d",
         mouse->usbdev->bus->bus_name,
         mouse->usbdev->devpath, status);
}

return ;
}

static int usb_mouse_open(struct input_dev *dev)
{
struct usb_mouse *mouse = input_get_drvdata(dev);

// 提交 URB 傳輸，這樣才會從 USB 鼠標拿到數據
mouse->irq->dev = mouse->usbdev;
if (usb_submit_urb(mouse->irq, GFP_KERNEL))
      return -EIO;

return 0;
}

static void usb_mouse_close(struct input_dev *dev)
{
struct usb_mouse *mouse = input_get_drvdata(dev);

// 停止傳輸
usb_kill_urb(mouse->irq);
}

static int usb_mouse_probe(struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id)
{
// 設備描述
struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);
// 接口設置描述
struct usb_host_interface *interface;
// 端點描述
struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;

struct usb_mouse *mouse;
struct input_dev *input_dev;
int pipe, maxp;
int error = -ENOMEM;

// 獲取當前接口設置
interface = intf->cur_altsetting;

// 根據 HID 規范，鼠標只有一個端點(不包含0號控制端點)
if (interface->desc.bNumEndpoints != 1)
      return -ENODEV;

// 獲取端點 0 描述符
endpoint = &interface->endpoint[0].desc;

// 根據 HID 規范，鼠標唯一的端點應為中斷端點并且為輸入的斷點
if (!usb_endpoint_is_int_in(endpoint))
      return -ENODEV;

// 生成中斷管道
pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);

// 返回該端點能夠傳輸的最大的包長度，鼠標的返回的最大數據包為 4 字節
maxp = usb_maxpacket(dev, pipe, usb_pipeout(pipe));

// 創建 input 設備
mouse = kzalloc(sizeof(struct usb_mouse), GFP_KERNEL);
input_dev = input_allocate_device();
if (!mouse || !input_dev)
      goto fail1;

// 申請內存空間用于數據傳輸, data 為指向該空間的地址
mouse->data = usb_alloc_coherent(dev, 8, GFP_ATOMIC, &mouse->data_dma);
if (!mouse->data)
      goto fail1;

// 分配 URB
mouse->irq = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL);
if (!mouse->irq)
      goto fail2;

// 保存 USB 設備和 input 設備
mouse->usbdev = dev;
mouse->dev = input_dev;

// 這里拷貝字符串主要是為給輸入子系統命名的
if (dev->manufacturer)
      strlcpy(mouse->name, dev->manufacturer, sizeof(mouse->name));

if (dev->product)
{
      if (dev->manufacturer)
         strlcat(mouse->name, " ", sizeof(mouse->name));

      strlcat(mouse->name, dev->product, sizeof(mouse->name));
}

if (!strlen(mouse->name))
{
      snprintf(mouse->name, sizeof(mouse->name),
               "USB HIDBP Mouse %04x:%04x",
               le16_to_cpu(dev->descriptor.idVendor),
               le16_to_cpu(dev->descriptor.idProduct));
}

// usb_make_path 用來獲取 USB 設備在 Sysfs 中的路徑
usb_make_path(dev, mouse->phys, sizeof(mouse->phys));
strlcat(mouse->phys, "/input0", sizeof(mouse->phys));

// 輸入設備驅動
input_dev->name = mouse->name;
input_dev->phys = mouse->phys;
usb_to_input_id(dev, &input_dev->id);
input_dev->dev.parent = &intf->dev;

// 聲明此輸出設備所具有的特性，如按鍵、坐標值等
input_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY) | BIT_MASK(EV_REL);
input_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_MOUSE)] = BIT_MASK(BTN_LEFT) | BIT_MASK(BTN_RIGHT) | BIT_MASK(BTN_MIDDLE);
input_dev->relbit[0] = BIT_MASK(REL_X) | BIT_MASK(REL_Y);
input_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_MOUSE)] |= BIT_MASK(BTN_SIDE) | BIT_MASK(BTN_EXTRA);
input_dev->relbit[0] |= BIT_MASK(REL_WHEEL);

input_set_drvdata(input_dev, mouse);

input_dev->open = usb_mouse_open; // 當上層打開時，會啟動USB控制器從USB鼠標中取數據
input_dev->close = usb_mouse_close; // 當上層關閉時，會停止USB控制器從USB鼠標中取數據

// 初始化中斷 URB
// pipe:取數據的地方  mouse->data:數據存放地方
// 當從 USB 取完數據之后，調用 usb_mouse_irq()
usb_fill_int_urb(mouse->irq, dev, pipe, mouse->data, (maxp > 8 ? 8 : maxp), usb_mouse_irq, mouse, endpoint->bInterval);

// DMA 相關
mouse->irq->transfer_dma = mouse->data_dma;
// USB控制器自帶 transfer_dma 所以需要設置 URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP 標志，告知 HCD 不需要做 DMA 映射
mouse->irq->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;

// 將 mouse 指針保存到 intf 的 dev 成員中
error = input_register_device(mouse->dev);
if (error)
      goto fail3;

// 將 mouse 指針保存到 intf 的 dev 成遠中
usb_set_intfdata(intf, mouse);

return 0;

fail3:
usb_free_urb(mouse->irq);
fail2:
usb_free_coherent(dev, 8, mouse->data, mouse->data_dma);
fail1:
input_free_device(input_dev);
kfree(mouse);
return error;
}

static void usb_mouse_disconnect(struct usb_interface *intf)
{
struct usb_mouse *mouse = usb_get_intfdata (intf);

// 當 USB 鼠標被拔掉之后，需要釋放 USB 和 input
usb_set_intfdata(intf, NULL);
if (mouse)
{
      usb_kill_urb(mouse->irq);
      input_unregister_device(mouse->dev);
      usb_free_urb(mouse->irq);
      usb_free_coherent(interface_to_usbdev(intf), 8, mouse->data, mouse->data_dma);
      kfree(mouse);
}
}

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

MODULE_DEVICE_TABLE (usb, usb_mouse_id_table);

static struct usb_driver usb_mouse_driver =
{
.name    = "usbmouse",
.probe    = usb_mouse_probe,    // 當檢測到USB鼠標接入之后會進行準備工作
.disconnect = usb_mouse_disconnect, // USB 設備拔出
.id_table = usb_mouse_id_table, // USB 設備列表
};

// 注冊USB設備驅動
module_usb_driver(usb_mouse_driver);

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