Linux下的硬件驱动——USB设备

最困难的是，usb 设备可以在任何时间点从系统中取走，即使程序目前正在访问它。usb驱动程序必须要能够很好地处理解决此问题，它需要能够切断任何当前的读写，同时通知用户空间程序：usb设备已经被取走。

　　如果程序有一个打开的设备句柄，在当前结构里，我们只要把它赋值为空，就像它已经消失了。对于每一次设备读写等其它函数操作，我们都要检查 usb_device结构是否存在。如果不存在，就表明设备已经消失，并返回一个-ENODEV错误给用户程序。当最终我们调用release 函数时，在没有文件打开这个设备时，无论usb_device结构是否存在、它都会清空skel_disconnect函数所作工作。

　　Usb 骨架驱动程序，提供足够的例子来帮助初始人员在最短的时间里开发一个驱动程序。更多信息你可以到linux usb开发新闻组去寻找。

　　U盘、USB读卡器、MP3、数码相机驱动

　　对于一款windows下用的很爽的U盘、USB读卡器、MP3或数码相机，可能Linux下却不能支持。怎么办？其实不用伤心，也许经过一点点的工作，你就可以很方便地使用它了。通常是此U盘、USB读卡器、MP3或数码相机在WindowsXP中不需要厂商专门的驱动就可以识别为移动存储设备，这样的设备才能保证成功，其他的就看你的运气了。

　　USB存储设备，他们的read、write等操作都是通过上章节中提到的钩子，把自己的操作钩到SCSI设备上去的。我们就不需要对其进行具体的数据读写处理了。

　　第一步：我们通过cat /proc/bus/usb/devices得到当前系统探测到的USB总线上的设备信息。它包括Vendor、ProdID、Product等。下面是我买的一款杂牌CF卡读卡器插入后的信息片断：
T: Bus=01 Lev=01 Prnt=01 Port=01 Cnt=02 Dev#= 5 Spd=12 MxCh= 0
D: Ver= 1.10 Cls=00(>ifc ) Sub=00 Prot=00 MxPS=8 #Cfgs= 1
P: Vendor=07c4 ProdID=a400 Rev= 1.13
S: Manufacturer=USB
S: Product=Mass Storage
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=80 MxPwr=70mA
I: If#= 0 Alt= 0 #EPs= 2 Cls=08(vend.) Sub=06 Prot=50 Driver=usb-storage
E: Ad=81(I) Atr=02(Bulk) MxPS= 64 Ivl= 0ms
E: Ad=02(O) Atr=02其中，我们最关心的是Vendor=07c4 ProdID=a400和Manufacturer=USB（果然是杂牌，厂商名都看不到）Product= Mass Storage。

　　对于这些移动存储设备，我们知道Linux下都是通过usb-storage.o驱动模拟成scsi设备去支持的，之所以不支持，通常是usb- storage驱动未包括此厂商识别和产品识别信息（在类似skel_probe的USB最初探测时被屏蔽了）。对于USB存储设备的硬件访问部分，通常是一致的。所以我们要支持它，仅需要修改usb-storage中关于厂商识别和产品识别列表部分。

　　第二部，打开 drivers/usb/storage/unusual_devs.h文件，我们可以看到所有已知的产品登记表，都是以UNUSUAL_DEV （idVendor, idProduct, bcdDeviceMin, bcdDeviceMax, vendor_name, product_name, use_protocol, use_transport, init_function, Flags）方式登记的。其中相应的涵义，你就可以根据命名来判断了。所以只要我们如下填入我们自己的注册，就可以让usb-storage驱动去认识和发现它。
UNUSUAL_DEV(07c4, a400, 0x0000, 0xffff,
" USB ", " Mass Storage ",
US_SC_SCSI, US_PR_BULK, NULL,
US_FL_FIX_INQUIRY | US_FL_START_STOP |US_FL_MODE_XLATE )

　　注意：添加以上几句的位置，一定要正确。比较发现，usb-storage驱动对所有注册都是按idVendor, idProduct数值从小到大排列的。我们也要放在相应位置。

　　最后，填入以上信息，我们就可以重新编译生成内核或usb-storage.o模块。这时候插入我们的设备就可以跟其他U盘一样作为SCSI设备去访问了。

　　键盘飞梭支持

　　目前很多键盘都有飞梭和手写板，下面我们就尝试为一款键盘飞梭加入一个驱动。在通常情况，当我们插入USB接口键盘时，在 /proc/bus/usb/devices会看到多个USB设备。比如：你的USB键盘上的飞梭会是一个，你的手写板会是一个，若是你的USB键盘有 USB扩展连接埠，也会看到。

下面是具体看到的信息
T:　Bus=02 Lev=00 Prnt=00 Port=00 Cnt=00 Dev#=　1 Spd=12　MxCh= 2
B:　Alloc= 11/900 us ( 1%), #Int=　1, #Iso=　0
D:　Ver= 1.00 Cls=09(hub　) Sub=00 Prot=00 MxPS= 8 #Cfgs=　1
P:　Vendor=0000 ProdID=0000 Rev= 0.00
S:　Product=USB UHCI Root Hub
S:　SerialNumber=d800
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=40 MxPwr=　0mA
I:　If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=09(hub　) Sub=00 Prot=00 Driver=hub
E:　Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS=　 8 Ivl=255ms
T:　Bus=02 Lev=01 Prnt=01 Port=01 Cnt=01 Dev#=　3 Spd=12　MxCh= 3
D:　Ver= 1.10 Cls=09(hub　) Sub=00 Prot=00 MxPS= 8 #Cfgs=　1
P:　Vendor=07e4 ProdID=9473 Rev= 0.02
S:　Manufacturer=ALCOR
S:　Product=Movado USB Keyboard
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=e0 MxPwr=100mA
I:　If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=09(hub　) Sub=00 Prot=00 Driver=hub
E:　Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS=　 1 Ivl=255ms

　　找到相应的信息后就可开始工作了。实际上，飞梭的定义和键盘键码通常是一样的，所以我们参照drivers/usb/usbkbd..c代码进行一些改动就可以了。因为没能拿到相应的硬件USB协议，我无从知道飞梭在按下时通讯协议众到底发什么，我只能把它的信息打出来进行分析。幸好，它比较简单，在下面代码的usb_kbd_irq函数中if(kbd->new[0] == (char)0x01)和if(((kbd->new[1]>>4)&0x0f)!=0x7)就是判断飞梭左旋。 usb_kbd_irq函数就是键盘中断响应函数。他的挂接，就是在usb_kbd_probe函数中FILL_INT_URB(&kbd->irq, dev, pipe, kbd->new, maxp > 8 ? 8 : maxp,
　　　　usb_kbd_irq, k

一句中实现。 　　从usb骨架中我们知道， usb_kbd_probe函数就是在USB设备被系统发现是运行的。其他部分就都不是关键了。你可以根据具体的探测值（Vendor=07e4 ProdID=9473等）进行一些修改就可以了。值得一提的是，在键盘中断中，我们的做法是收到USB飞梭消息后，把它模拟成左方向键和右方向键，在这里，就看你想怎么去响应它了。当然你也可以响应模拟成F14、F15等扩展键码。 　　在了解了此基本的驱动后，对于一个你已经拿到通讯协议的键盘所带手写板，你就应该能进行相应驱动的开发了吧。 　　程序见附录1： 键盘飞梭驱动。 　　使用此驱动要注意的问题：在加载此驱动时你必须先把hid设备卸载，加载完usbhkey.o模块后再加载hid.o。因为若hid存在，它的 probe会屏蔽系统去利用我们的驱动发现我们的设备。其实，飞梭本来就是一个hid设备，正确的方法，或许你应该修改hid的probe函数，然后把我们的驱动融入其中。 　　附录1：键盘飞梭驱动 #include <linux/kernel.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/module.h> #include <linux/input.h> #include <linux/init.h> #include <linux/usb.h> #include <linux/kbd_ll.h> /* * Version Information */ #define DRIVER_VERSION "" #define DRIVER_AUTHOR "TGE HOTKEY " #define DRIVER_DESC "USB HID Tge hotkey driver" #define USB_HOTKEY_VENDOR_ID 0x07e4 #define USB_HOTKEY_PRODUCT_ID 0x9473 //厂商和产品ID信息就是/proc/bus/usb/devices中看到的值 MODULE_AUTHOR( DRIVER_AUTHOR ); MODULE_DESCRIPTION( DRIVER_DESC ); struct usb_kbd { 　　struct input_dev dev; 　　struct usb_device *usbdev; 　　unsigned char new[8]; 　　unsigned char old[8]; 　　struct urb irq, led; //　　devrequest dr;　　 //这一行和下一行的区别在于kernel2.4.20版本对usb_kbd键盘结构定义发生了变化 　　　struct usb_ctrlrequest dr; 　　unsigned char leds, newleds; 　　char name[128]; 　　int open; }; //此结构来自内核中drivers/usb/usbkbd..c static void usb_kbd_irq(struct urb *urb) { 　　struct usb_kbd *kbd = urb->context; 　　　　int *new; 　　　　new = (int *) kbd->new; 　　if(kbd->new[0] == (char)0x01) 　　{ 　　　　if(((kbd->new[1]>>4)&0x0f)!=0x7) 　　　　{ handle_scancode(0xe0,1); handle_scancode(0x4b,1); 　　　　　　　　handle_scancode(0xe0,0); 　　　　　　　　handle_scancode(0x4b,0); 　　　　} 　　　　else 　　　　{ 　　　　　　　　handle_scancode(0xe0,1); 　　　　　　　　handle_scancode(0x4d,1); 　　　　　　　　handle_scancode(0xe0,0); 　　　　　　　　handle_scancode(0x4d,0); 　　　　} 　　} 　　 　　printk("new=%x %x %x %x %x %x %x %x", 　　　　kbd->new[0],kbd->new[1],kbd->new[2],kbd->new[3], 　　　　kbd->new[4],kbd->new[5],kbd->new[6],kbd->new[7]); 　　　　 } static void *usb_kbd_probe(struct usb_device *dev, unsigned int ifnum, 　　　　　　　　　　　　　 const struct usb_device_id *id) { 　　struct usb_interface *iface; 　　　　struct usb_interface_descriptor *interface; 　　struct usb_endpoint_descriptor *endpoint; 　　　　struct usb_kbd *kbd; 　　　　int　pipe, maxp; 　　iface = &dev->actconfig->interface[ifnum]; 　　　　interface = &iface->altsetting[iface->act_altsetting]; 　　if ((dev->descriptor.idVendor != USB_HOTKEY_VENDOR_ID) || 　　　　(dev->descriptor.idProduct != USB_HOTKEY_PRODUCT_ID) || 　　　　(ifnum != 1)) 　　{ 　　　　return NULL; 　　} 　　if (dev->actconfig->bNumInterfaces != 2) 　　{ 　　　　return NULL;　　 　　} 　　if (interface->bNumEndpoints != 1) return NULL; 　　　　endpoint = interface->endpoint + 0; 　　　　pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress); 　　　　maxp = usb_maxpacket(dev, pipe, usb_pipeout(pipe)); 　　　　usb_set_protocol(dev, interface->bInterfaceNumber, 0); 　　　　usb_set_idle(dev, interface->bInterfaceNumber, 0, 0); 　　printk(KERN_INFO "GUO: Vid = %.4x, Pid = %.4x, Device = %.2x, ifnum = %.2x, bufCount = %.8x/n", 　　dev->descriptor.idVendor,dev->descriptor.idProduct,dev->descriptor.bcdDevice, ifnum, maxp); 　　　　if (!(kbd = kmalloc(sizeof(struct usb_kbd), GFP_KERNEL))) return NULL; 　　　　memset(kbd, 0, sizeof(struct usb_kbd)); 　　　　kbd->usbdev = dev; 　　　　FILL_INT_URB(&kbd->irq, dev, pipe, kbd->new, maxp > 8 ? 8 : maxp, 　　　　usb_kbd_irq, kbd, endpoint->bInterval); 　　kbd->irq.dev = kbd->usbdev; 　　if (dev->descriptor.iManufacturer) 　　　　　　　　usb_string(dev, dev->descriptor.iManufacturer, kbd->name, 63); 　　if (usb_submit_urb(&kbd->irq)) { 　　　　　　　　kfree(kbd); 　　　　　　　　return NULL; 　　　　} 　　printk(KERN_INFO "input%d: %s on usb%d:%d.%d/n", 　　　　　　　　 kbd->dev.number, kbd->name, dev->bus->busnum, dev->devnum, ifnum); 　　　　return kbd; } static void usb_kbd_disconnect(struct usb_device *dev, void *ptr) { 　　struct usb_kbd *kbd = ptr; 　　　　usb_unlink_urb(&kbd->irq); 　　　　kfree(kbd); } static struct usb_device_id usb_kbd_id_table [] = { 　　{ USB_DEVICE(USB_HOTKEY_VENDOR_ID, USB_HOTKEY_PRODUCT_ID) }, 　　{ }　　　　　　　　　　　　/* Terminating entry */ }; MODULE_DEVICE_TABLE (usb, usb_kbd_id_table); static struct usb_driver usb_kbd_driver = { 　　name:　　　　"Hotkey", 　　probe:　　　　usb_kbd_probe, 　　disconnect:　　usb_kbd_disconnect, 　　id_table:　　usb_kbd_id_table, 　　NULL, }; static int __init usb_kbd_init(void) { 　　usb_register(&usb_kbd_driver); 　　info(DRIVER_VERSION ":" DRIVER_DESC); 　　return 0; } static void __exit usb_kbd_exit(void) { 　　usb_deregister(&usb_kbd_driver); } module_init(usb_kbd_init); module_exit(usb_kbd_exit);

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bd, endpoint->bInterval);