基于libusb的无驱设计（二）
2011-02-13 14:42
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使用libusb之前你的linux系统必须装有usb文件系统，这里还介绍了使用hiddev设备文件来访问设备，目的在于不仅可以比较出usb的易用性，还提供了一个转化成libusb驱动的案例。
3.1 find 设备
任何驱动第一步首先是寻找到要操作的设备，我们先来看看HID驱动是怎样寻找到设备的。我们假设寻找设备的函数Device_Find(注：代码只是为了方便解说，不保证代码的健全)
我们再来看libusb是如何来寻找和初始化设备
注：在新版本的libusb中，usb_get_busses就可以不用了 ，这个函数是返回系统上的usb总线链表句柄
这里我们直接用usb_busses变量，这个变量在usb.h中被定义为外部变量
所以可以直接写成这样：
3.2 打开设备
假设我们定义的打开设备的函数名是device_open,
3.3 读写设备和操作设备
假设我们的设备使用控制传输方式，至于批处理传输和中断传输限于篇幅这里不介绍
我们这里定义三个函数，Device_Write, Device_Read, Device_Report
Device_Report 功能发送接收函数
Device_Write 功能写数据
Device_Read 功能读数据
Device_Write和Device_Read调用Device_Report发送写的信息和读的信息，开发者根据发送的命令协议来设计，我们这里只简单实现发送数据的函数。
假设我们要给设备发送72字节的数据，头8个字节是报告头，是我们定义的和设备相关的规则，后64位是数据。
HID驱动的实现(这里只是用代码来有助理解，代码是伪代码)
libusb驱动的实现
3.4 关闭设备
假设我们定义的关闭设备的函数名是Device_Close()
libusb 的驱动框架
前面我们看了些主要的libusb函数的使用，这里我们把前面的内容归纳下：
一般的驱动应该都包含如下接口：
Device_Find(); /* 寻找设备接口 */
Device_Open(); /* 打开设备接口 */
Device_Write(); /* 写设备接口 */
Device_Read(); /* 读设备接口 */
Device_Close(); /* 关闭设备接口 */
具体代码如下：
小结
到此，使用libusb进行驱动开发介绍完了，通过对库所提供的API的使用可以体会到libusb的易用性。
3.1 find 设备
任何驱动第一步首先是寻找到要操作的设备，我们先来看看HID驱动是怎样寻找到设备的。我们假设寻找设备的函数Device_Find(注：代码只是为了方便解说，不保证代码的健全)
1. /* 我们简单看一下使用hid驱动寻找设备的实现，然后在看一下libusb是如何寻找设备的 */
2. int Device_Find()
3. {
4. char dir_str[100]; /* 这个变量我们用来保存设备文件的目录路径 */
5. char hiddev[100]; /* 这个变量用来保存设备文件的全路径 */
6. DIR dir;
7.
8. /* 申请的字符串数组清空，这个编程习惯要养成 */
9. memset (dir_str, 0 , sizeof(dir_str));
10. memset (hiddev, 0 , sizeof(hiddev));
11.
12. /* hiddev 的设备描述符不在/dev/usb/hid下面，就在/dev/usb 下面
13. 这里我们使用opendir函数来检验目录的有效性
14. 打开目录返回的值保存在变量dir里，dir前面有声明
15. */
16. dir=opendir("/dev/usb/hid");
17. if(dir){
18. /* 程序运行到这里，说明存在 /dev/usb/hid 路径的目录 */
19. sprintf(dir_str,"/dev/usb/hid/");
20. closedir(dir);
21. }else{
22. /* 如果不存在hid目录，那么设备文件就在/dev/usb下 */
23. sprintf(dir_str,"/dev/usb/");
24. }
25.
26. /* DEVICE_MINOR 是指设备数，HID一般是16个 */
27. for(i = 0; i < DEVICE_MINOR; i++) {
28. /* 获得全路径的设备文件名，一般hid设备文件名是hiddev0 到 hiddev16 */
29. sprintf(hiddev, "%shiddev%d", dir_str,i);
30.
31. /* 打开设备文件,获得文件句柄 */
32. fd = open(hiddev, O_RDWR);
33. if(fd > 0) {
34.
35. /* 操作设备获得设备信息 */
36. ioctl(fd, HIDIOCGDEVINFO, &info);
37.
38. /* VENDOR_ID 和 PRODUCT_ID 是标识usb设备厂家和产品ID,
39. 驱动都需要这两个参数来寻找设备,到此我们寻找到了设备 */
40. if(info.vendor== VENDOR_ID && info.product== PRODUCT_ID) {
41. /* 这里添加设备的初始化代码 */
42.
43.
44. device_num++; /* 找到的设备数 */
45. }
46. close(fd);
47. }
48. }
49. return device_num; /* 返回寻找的设备数量 */
50. }我们再来看libusb是如何来寻找和初始化设备
1. int Device_Find()
2. {
3. struct usb_bus *busses;
4.
5. int device_num = 0;
6.
7. device_num = 0; /* 记录设备数量 */
8.
9. usb_init(); /* 初始化 */
10. usb_find_busses(); /* 寻找系统上的usb总线 */
11. usb_find_devices(); /* 寻找usb总线上的usb设备 */
12.
13. /* 获得系统总线链表的句柄 */
14. busses = usb_get_busses();
15.
16. struct usb_bus *bus;
17. /* 遍历总线 */
18. for (bus = busses; bus; bus = bus->next) {
19. struct usb_device *dev;
20. /* 遍历总线上的设备 */
21. for (dev = bus->devices; dev; dev = dev->next) {
22.
23. /* 寻找到相关设备， */
24. if(dev->descriptor.idVendor==VENDOR_ID&& dev->descriptor.idProduct == PRODUCT_ID){
25. /* 这里添加设备的初始化代码 */
26.
27. device_num++; /* 找到的设备数 */
28. }
29. }
30. }
31. return device_num; /* 返回设备数量 */
32. }注：在新版本的libusb中，usb_get_busses就可以不用了 ，这个函数是返回系统上的usb总线链表句柄
这里我们直接用usb_busses变量，这个变量在usb.h中被定义为外部变量
所以可以直接写成这样：
1. struct usb_bus *bus;
2. for (bus = usb_busses; bus; bus = bus->next) {
3. struct usb_device *dev;
4. for (dev = bus->devices; dev; dev = dev->next) {
5. /* 这里添加设备的初始化代码 */
6. }
7. }3.2 打开设备
假设我们定义的打开设备的函数名是device_open,
1. /* 使用hid驱动打开设备 */
2. int Device_Open()
3. {
4. int handle;
5. /* 传统HID驱动调用,通过open打开设备文件就可 */
6. handle = open(“hiddev0”, O_RDONLY);
7. }
8.
9. /* 使用libusb打开驱动 */
10.
11. int Device_Open()
12. {
13. /* LIBUSB 驱动打开设备，这里写的是伪代码，不保证代码有用 */
14. struct usb_device* udev;
15. usb_dev_handle* device_handle;
16.
17.
18. /* 当找到设备后，通过usb_open打开设备，这里的函数就相当open 函数 */
19. device_handle = usb_open(udev);
20. }3.3 读写设备和操作设备
假设我们的设备使用控制传输方式，至于批处理传输和中断传输限于篇幅这里不介绍
我们这里定义三个函数，Device_Write, Device_Read, Device_Report
Device_Report 功能发送接收函数
Device_Write 功能写数据
Device_Read 功能读数据
Device_Write和Device_Read调用Device_Report发送写的信息和读的信息，开发者根据发送的命令协议来设计，我们这里只简单实现发送数据的函数。
假设我们要给设备发送72字节的数据，头8个字节是报告头，是我们定义的和设备相关的规则，后64位是数据。
HID驱动的实现(这里只是用代码来有助理解，代码是伪代码)
1. int Device_Report(int fd, unsigned char *buffer72)
2. {
3. int ret; /* 保存ioctl函数的返回值 */
4. int index;
5. unsigned char send_data[72]; /* 发送的数据 */
6. unsigned char recv_data[72]; /* 接收的数据 */
7. struct hiddev_usage_ref uref; /* hid驱动定义的数据包 */
8. struct hiddev_report_info rinfo; /* hid驱动定义的
9.
10. memset(send_data, 0, sizeof(send_data));
11. memset(recv_data, 0, sizeof(recv_data));
12.
13. memcpy(send_data, buffer72, 72);
14. /* 这在发送数据之前必须调用的，初始化设备 */
15. ret = ioctl(fd, HIDIOCINITREPORT, 0);
16. if( ret !=0) {
17. return NOT_OPENED_DEVICE;/* NOT_OPENED_DEVICE 属于自己定义宏 */
18. }
19. /* HID设备每次传输一个字节的数据包 */
20. for(index = 0; index < 72; index++) {
21. /* 设置发送数据的状态 */
22. uref.report_type = HID_REPORT_TYPE_FEATURE;
23. uref.report_id = HID_REPORT_ID_FIRST;
24. uref.usage_index = index;
25. uref.field_index = 0;
26. uref.value = send_data[index];
27. ioctl(fd, HIDIOCGUCODE, &uref);
28. ret=ioctl(fd, HIDIOCSUSAGE, &uref);
29. if(ret != 0 ){
30. return UNKNOWN_ERROR;
31. }
32. }
33. /* 发送数据 */
34. rinfo.report_type = HID_REPORT_TYPE_FEATURE;
35. rinfo.report_id = HID_REPORT_ID_FIRST;
36. rinfo.num_fields = 1;
37. ret=ioctl(fd, HIDIOCSREPORT, &rinfo); /* 发送数据 */
38. if(ret != 0) {
39. return WRITE_REPORT;
40. }
41.
42. /* 接受数据 */
43. ret = ioctl(fd, HIDIOCINITREPORT, 0);
44. for(index = 0; index < 72; index++) {
45. uref.report_type = HID_REPORT_TYPE_FEATURE;
46. uref.report_id = HID_REPORT_ID_FIRST;
47. uref.usage_index = index;
48. uref.field_index = 0;
49. ioctl(fd, HIDIOCGUCODE, &uref);
50. ret = ioctl(fd, HIDIOCGUSAGE, &uref);
51. if(ret != 0 ) {
52. return UNKNOWN_ERROR;
53. }
54. recv_data[index] = uref.value;
55. }
56.
57. memcpy(buffer72, recv_data, 72);
58.
59. return SUCCESS;
60. }libusb驱动的实现
1. int Device_Report(int fd, unsigned char *buffer72)
2. {
3. /* 定义设备句柄 */
4. usb_dev_handle* Device_handle;
5.
6. /* save the data of send and receive */
7. unsigned char send_data[72];
8. unsigned char recv_data[72];
9.
10. int send_len;
11. int recv_len;
12.
13. /* 数据置空 */
14. memset(send_data, 0 , sizeof(send_data));
15. memset(recv_data, 0 , sizeof(recv_data));
16.
17. /* 这里的g_list是全局的数据变量，里面可以存储相关设备的所需信息，
18. 当然我们 也可以从函数形参中传输进来，设备的信息在打开设备时初始化
19. ，我们将在后面的总结中详细描述一下 */
20. Device_handle = (usb_dev_handle*)(g_list[fd].device_handle);
21. if (Device_handle == NULL) {
22. return NOT_OPENED_DEVICE;
23. }
24.
25. /* 这个函数前面已经说过，在操作设备前是必须调用的, 0是指用默认的设备 */
26. usb_claim_interface(Device_handle, 0);
27.
28. /* 发送数据，所用到的宏定义在usb.h可以找到，我列出来大家看一下
29. #define USB_ENDPOINT_OUT 0x00
30. #define USB_TYPE_CLASS (0x01 << 5)
31. #define USB_RECIP_INTERFACE 0x01
32.
33. #define HID_REPORT_SET 0x09 */
34. send_len = usb_control_msg(Device_handle,
35. USB_ENDPOINT_OUT + USB_TYPE_CLASS + USB_RECIP_INTERFACE,
36. HID_REPORT_SET,
37. 0x300,
38. 0,
39. send_data, 72, USB_TIMEOUT);
40.
41. /* 发送数据有错误 */
42. if (send_len < 0) {
43. return WRITE_REPORT;
44. }
45.
46. if (send_len != 72) {
47. return send_len;
48. }
49.
50. /* 接受数据
51. #define USB_ENDPOINT_IN 0x80
52. #define USB_TYPE_CLASS (0x01 << 5)
53. #define USB_RECIP_INTERFACE 0x01
54. #define HID_REPORT_GET 0x01
55. */
56. recv_len = usb_control_msg(Device_handle,
57. USB_ENDPOINT_IN + USB_TYPE_CLASS + USB_RECIP_INTERFACE,
58. HID_REPORT_GET,
59. 0x300,
60. 0,
61. recv_data, 72, USB_TIMEOUT);
62.
63. if (recv_len < 0) {
64. printf("failed to retrieve report from USB device!/n");
65. return READ_REPORT;
66. }
67.
68. if (recv_len != 72) {
69. return recv_len;
70. }
71.
72.
73. /* 和usb_claim_interface对应 */
74. usb_release_interface(RY2_handle, 0);
75. memcpy(buffer72, recv_data, 72);
76.
77. return SUCCESS;
78. }3.4 关闭设备
假设我们定义的关闭设备的函数名是Device_Close()
1. /* 使用hid驱动关闭设备 */
2. int Device_Close()
3. {
4. int handle;
5.
6. handle = open(“hiddev0”, O_RDONLY);
7. /* 传统HID驱动调用,通过close()设备文件就可 */
8.
9. close( handle );
10. }
11.
12. /* 使用libusb关闭驱动 */
13. int Device_Close()
14. {
15. /* LIBUSB 驱动打开设备，这里写的是伪代码，不保证代码有用 */
16. struct usb_device* udev;
17. usb_dev_handle* device_handle;
18.
19. device_handle = usb_open(udev);
20.
21. /* libusb库使用usb_close关闭程序 */
22. usb_close(device_handle);
23. }libusb 的驱动框架
前面我们看了些主要的libusb函数的使用，这里我们把前面的内容归纳下：
一般的驱动应该都包含如下接口：
Device_Find(); /* 寻找设备接口 */
Device_Open(); /* 打开设备接口 */
Device_Write(); /* 写设备接口 */
Device_Read(); /* 读设备接口 */
Device_Close(); /* 关闭设备接口 */
具体代码如下：
1. #include <usb.h>
2. /* usb.h这个头文件是要包括的，里面包含了必须要用到的数据结构 */
3.
4. /* 我们将一个设备的属性用一个结构体来概括 */
5. typedef struct
6. {
7. struct usb_device* udev;
8. usb_dev_handle* device_handle;
9. /* 这里可以添加设备的其他属性，这里只列出每个设备要用到的属性 */
10. } device_descript;
11.
12. /* 用来设置传输数据的时间延迟 */
13. #define USB_TIMEOUT 10000
14.
15. /* 厂家ID 和产品 ID */
16. #define VENDOR_ID 0xffff
17. #define PRODUCT_ID 0xffff
18.
19. /* 这里定义数组来保存设备的相关属性，DEVICE_MINOR可以设置能够同
20. 时操作的设备数量，用全局变量的目的在于方便保存属性 */
21. #define DEVICE_MINOR 16
22. int g_num;
23. device_descript g_list[ DEVICE_MINOR ];
24.
25. /* 我们写个设备先找到设备，并把相关信息保存在 g_list 中 */
26. int Device_Find()
27. {
28. struct usb_bus *bus;
29. struct usb_device *dev;
30.
31. g_num = 0;
32. usb_find_busses();
33. usb_find_devices();
34.
35. /* 寻找设备 */
36. for (bus = usb_busses; bus; bus = bus->next) {
37. for (dev = bus->devices; dev; dev = dev->next) {
38. if(dev->descriptor.idVendor==VENDOR_ID&& dev->descriptor.idProduct == PRODUCT_ID) {
39. /* 保存设备信息 */
40. if (g_num < DEVICE_MINOR) {
41. g_list[g_num].udev = dev;
42. g_num ++;
43. }
44. }
45. }
46. }
47. return g_num;
48. }
49. /* 找到设备后，我们根据信息打开设备 */
50. int Device_Open()
51. {
52. /* 根据情况打开你所需要操作的设备，这里我们仅列出伪代码 */
53. if(g_list[g_num].udev != NULL) {
54. g_list[g_num].device_handle = usb_open(g_list[g_num].udev);
55. }
56. }
57. /* 下面就是操作设备的函数了，我们就不列出来拉，大家可以参考上面的介绍 */
58. int DeviceWite(int handle)
59. {
60. /* 填写相关代码，具体查看设备协议*/
61. }
62. int DeviceOpen(int handle)
63. {
64. /* 填写相关代码，具体查看设备协议 */
65. }
66. /* 最后不要忘记关闭设备 */
67. void Device_close(int handle)
68. {
69. /* 调用usb_close */
70. }小结
到此，使用libusb进行驱动开发介绍完了，通过对库所提供的API的使用可以体会到libusb的易用性。
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