【轉載】Linux裝置驅動程式

（本部分的一些示例源碼來自drivers/usb/usb-skeleton.c，它是Linux核心為我們提供的最基礎的USB驅動程式，USB骨架程式）驅動程式把驅動對象注冊到 USB 子系統中，之後使用供應商(idVendor)和裝置(idProduct)辨別來判斷對應的硬體是否已經安裝. 驅動的裝置支援清單 struct usb_device_id 結構提供了這個驅動支援的不同類型 USB 裝置的清單. USB 核心通過此清單用來決定裝置對應的驅動,熱插拔腳本也通過此清單來決定當特定裝置被插入系統時,應該自動加載的驅動.

struct usb_device_id {

__u16 match_flags;

__u16 idVendor;//USB裝置的産品ID，有制造商自定

__u16 bcdDevice_lo;

__u16 bcdDevice_hi;

__u8 bDeviceClass;

__u8 bDeviceSubClass;

__u8 bDeviceProtocol;

__u8 bInterfaceClass;

__u8 bInterfaceSubClass;

__u8 bInterfaceProtocol;

kernel_ulong_t driver_info;

};

//以上結構體中__u16 match_flags;所使用的define:

//include/linux/mod_devicetable.h

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_VENDOR 0x0001

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_PRODUCT 0x0002

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_LO 0x0004

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_HI 0x0008

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_CLASS 0x0010

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_SUBCLASS 0x0020

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_PROTOCOL 0x0040

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_CLASS 0x0080

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_SUBCLASS 0x0100

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_PROTOCOL 0x0200

//include/linux/usb.h

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_DEVICE /

(USB_DEVICE_ID_MATCH_VENDOR | USB_DEVICE_ID_MATCH_PRODUCT)

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_RANGE /

(USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_LO | USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_HI)

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_DEVICE_AND_VERSION /

(USB_DEVICE_ID_MATCH_DEVICE | USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_RANGE)

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_INFO /

(USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_CLASS | /

USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_SUBCLASS | /

USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_PROTOCOL)

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_INFO /

(USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_CLASS | /

USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_SUBCLASS | /

USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_PROTOCOL)

//這個結構體一般不用手動指派，以下的宏可以實作指派:

//僅和指定的制造商和産品ID比對，用于需要特定驅動的裝置

#define USB_DEVICE(vend,prod) /

.match_flags = USB_DEVICE_ID_MATCH_DEVICE, /

.idVendor = (vend), /

.idProduct = (prod)

//僅和某版本範圍内的指定的制造商和産品ID比對

#define USB_DEVICE_VER(vend, prod, lo, hi) /

.match_flags = USB_DEVICE_ID_MATCH_DEVICE_AND_VERSION, /

.idVendor = (vend), /

.idProduct = (prod), /

.bcdDevice_lo = (lo), /

.bcdDevice_hi = (hi)

//僅和指定的接口協定、制造商和産品ID比對

#define USB_DEVICE_INTERFACE_PROTOCOL(vend, prod, pr) /

.match_flags = USB_DEVICE_ID_MATCH_DEVICE | /

USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_PROTOCOL, /

.idVendor = (vend), /

.idProduct = (prod), /

.bInterfaceProtocol = (pr)

//僅和指定的裝置類型相比對

#define USB_DEVICE_INFO(cl, sc, pr) /

.match_flags = USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_INFO, /

.bDeviceClass = (cl), /

.bDeviceSubClass = (sc), /

.bDeviceProtocol = (pr)

//僅和指定的接口類型相比對

#define USB_INTERFACE_INFO(cl, sc, pr) /

.match_flags = USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_INFO, /

.bInterfaceClass = (cl), /

.bInterfaceSubClass = (sc), /

.bInterfaceProtocol = (pr)

//僅和指定的制造商、産品ID和接口類型相比對

#define USB_DEVICE_AND_INTERFACE_INFO(vend, prod, cl, sc, pr) /

.match_flags = USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_INFO /

| USB_DEVICE_ID_MATCH_DEVICE, /

.idVendor = (vend), /

.idProduct = (prod), /

.bInterfaceClass = (cl), /

.bInterfaceSubClass = (sc), /

.bInterfaceProtocol = (pr)

對于一個隻為一個供應商的一個 USB 裝置的簡單 USB 裝置驅動, 其 struct usb_device_id 可定義如下:

#define USB_SKEL_VENDOR_ID 0xfff0

#define USB_SKEL_PRODUCT_ID 0xfff0

static struct usb_device_id skel_table [] = {

{ USB_DEVICE(USB_SKEL_VENDOR_ID, USB_SKEL_PRODUCT_ID) },

{ }

};

MODULE_DEVICE_TABLE(usb, skel_table);

MODULE_DEVICE_TABLE 宏是必需的，它允許使用者空間工具判斷該驅動可控制什麼裝置. 對于 USB 驅動, 這個宏中的第一個值必須是 usb . 如果你需要這個驅動被系統中每個 USB 裝置調用, 建立僅需設定 driver_info 成員:

static struct usb_device_id usb_ids[] = {

{.driver_info = 42},

{}

};

注冊USB驅動程式所有 USB 驅動都必須建立的主要結構是 struct usb_driver. 這個結構必須被 USB 驅動程式手動填充并且包含多個回調函數和變量, 并向 USB 核心描述 USB 驅動程式:

struct usb_driver {

const char *name;

int (*probe) (struct usb_interface *intf,

const struct usb_device_id *id);

void (*disconnect) (struct usb_interface *intf);

int (*ioctl) (struct usb_interface *intf, unsigned int code,

void *buf);

int (*suspend) (struct usb_interface *intf, pm_message_t message);

int (*resume) (struct usb_interface *intf);

int (*reset_resume)(struct usb_interface *intf);

int (*pre_reset)(struct usb_interface *intf);

int (*post_reset)(struct usb_interface *intf);

const struct usb_device_id *id_table;

struct usb_dynids dynids;

struct usbdrv_wrap drvwrap;

unsigned int no_dynamic_id:1;

unsigned int supports_autosuspend:1;

unsigned int soft_unbind:1;

};

#define to_usb_driver(d) container_of(d, struct usb_driver, drvwrap.driver)

建立一個簡單的 struct usb_driver 結構, 隻有 4 個成員需要初始化:

static struct usb_driver skel_driver = {

.name = "skeleton",

.id_table = skel_table,

.probe = skel_probe,

.disconnect = skel_disconnect,

};

//向 USB 核心注冊 struct usb_driver

static int __init usb_skel_init(void)

{

int result;

result = usb_register(&skel_driver);

if (result)

err("usb_register failed. Error number %d", result);

return result;

}

static void __exit usb_skel_exit(void)

{

usb_deregister(&skel_driver);

}

探測和斷開的細節

在 struct usb_driver 結構中, 有 2 個 USB 核心在适當的時候調用的函數：

(1)當裝置安裝時, 如果 USB 核心認為這個驅動可以處理，則調用探測（probe）函數，探測函數檢查傳遞給它的裝置資訊, 并判斷驅動是否真正合适這個裝置.

(2)由于某些原因，裝置被移除或驅動不再控制裝置時，調用斷開（disconnect）函數，做适當清理.

探測和斷開回調函數都在 USB 集線器核心線程上下文中被調用, 是以它們休眠是合法的. 為了縮短 USB 探測時間，大部分工作盡可能在裝置打開時完成.這是因為 USB 核心是在一個線程中處理 USB 裝置的添加和移除, 是以任何慢裝置驅動都可能使 USB 裝置探測時間變長。

探測函數分析在探測回調函數中, USB 驅動應當初始化它可能用來管理 USB 裝置的所有本地結構并儲存所有需要的裝置資訊到本地結構, 因為在此時做這些通常更容易.為了和裝置通訊，USB 驅動通常要探測裝置的端點位址和緩沖大小. 以下是usb-skeleton的probe函數中的探測代碼：

iface_desc = interface->cur_altsetting;//從輸入的interface中提取目前接口的端點總數

for (i = 0; i < iface_desc->desc.bNumEndpoints; ++i) {

endpoint = &iface_desc->endpoint[i].desc;//獲得端點的資料結構指針

if (!dev->bulk_in_endpointAddr &&

usb_endpoint_is_bulk_in(endpoint)) {//如果是批量輸入端點，

buffer_size = le16_to_cpu(endpoint->wMaxPacketSize);

dev->bulk_in_size = buffer_size;//獲得端點大小

dev->bulk_in_endpointAddr = endpoint->bEndpointAddress;//獲得端點位址

dev->bulk_in_buffer = kmalloc(buffer_size, GFP_KERNEL);//為此端點建立緩沖區

if (!dev->bulk_in_buffer) {

err("Could not allocate bulk_in_buffer");

goto error;

}

if (!dev->bulk_out_endpointAddr &&

usb_endpoint_is_bulk_out(endpoint)) { 如果是批量輸出端點

dev->bulk_out_endpointAddr = endpoint->bEndpointAddress;//獲得端點位址

}

if (!(dev->bulk_in_endpointAddr && dev->bulk_out_endpointAddr)) {//如果不是這兩種端點，報錯

err("Could not find both bulk-in and bulk-out endpoints");

goto error;

}

//這裡端點判斷的函數給我們的程式設計帶來了友善：

static inline int usb_endpoint_num(const struct usb_endpoint_descriptor *epd)

{

return epd->bEndpointAddress & USB_ENDPOINT_NUMBER_MASK;

}

static inline int usb_endpoint_type(const struct usb_endpoint_descriptor *epd)

{

return epd->bmAttributes & USB_ENDPOINT_XFERTYPE_MASK;

}

static inline int usb_endpoint_dir_in(const struct usb_endpoint_descriptor *epd)

{

return ((epd->bEndpointAddress & USB_ENDPOINT_DIR_MASK) == USB_DIR_IN);

}

static inline int usb_endpoint_dir_out(