Linux USB驅動框架分析 下
Linux USB驅動框架分析（五）
接下來的工作是向系統註冊一些以後會用的的信息。首先我們來說明一下usb_set_intfdata()，他向內核註冊一個data，這個data的結構可以是任意的，這段程序向內核註冊了一個usb_skel結構，就是我們剛剛看到的被初始化的那個，這個data可以在以後用usb_get_intfdata來得到。
usb_set_intfdata(interface, dev);
retval = usb_register_dev(interface, &skel_class);
然後我們向這個interface註冊一個skel_class結構。這個結構又是什麼？我們就來看看這到底是個什麼東西：
static struct usb_class_driver skel_class = {
.name = "skel%d",
.fops = &skel_fops,
.minor_base = USB_SKEL_MINOR_BASE,
};
它其實是一個系統定義的結構，裏面包含了一名字、一個文件操作結構體還有一個次設備號的基準值。事實上它纔是定義 真正完成對設備IO操作的函數。所以他的核心內容應該是skel_fops。這裏補充一些我個人的估計：因爲usb設備可以有多個interface，每個interface所定義的IO操作可能不一樣，所以向系統註冊的usb_class_driver要求註冊到某一個interface，而不是device，因此，usb_register_dev的第一個參數纔是interface，而第二個參數就是某一個usb_class_driver。通常情況下，linux系統用主設備號來識別某類設備的驅動程序，用次設備號管理識別具體的設備，驅動程序可以依照次設備號來區分不同的設備，所以，這裏的次設備好其實是用來管理不同的interface的，但由於這個範例只有一個interface，在代碼上無法求證這個猜想。
static struct file_operations skel_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = skel_read,
.write = skel_write,
.open = skel_open,
.release = skel_release,
};
這個文件操作結構中定義了對設備的讀寫、打開、釋放（USB設備通常使用這個術語release）。他們都是函數指針，分別指向skel_read、skel_write、skel_open、skel_release這四個函數，這四個函數應該有開發人員自己實現。
當設備被拔出集線器時，usb子系統會自動地調用disconnect，他做的事情不多，最重要的是註銷class_driver（交還次設備號）和interface的data:
dev = usb_get_intfdata(interface);
usb_set_intfdata(interface, NULL);
/* give back our minor */
usb_deregister_dev(interface, &skel_class);
然後他會用kref_put(&dev->kref, skel_delete)進行清理，kref_put的細節參見前文。
到目前爲止，我們已經分析完usb子系統要求的各個主要操作，下一部分我們在討論一下對USB設備的IO操作。
Linux USB驅動框架分析（六）
說到usb子系統的IO操作，不得不說usb request block，簡稱urb。事實上，可以打一個這樣的比喻，usb總線就像一條高速公路，貨物、人流之類的可以看成是系統與設備交互的數據，而urb就可以看成是汽車。在一開始對USB規範細節的介紹，我們就說過USB的endpoint有4種不同類型，也就是說能在這條高速公路上流動的數據就有四種。但是這對汽車是沒有要求的，所以urb可以運載四種數據，不過你要先告訴司機你要運什麼，目的地是什麼。我們現在就看看struct urb的具體內容。它的內容很多，爲了不讓我的理解誤導各位，大家最好還是看一看內核源碼的註釋，具體內容參見源碼樹下include/linux/usb.h。
在這裏我們重點介紹程序中出現的幾個關鍵字段：
struct usb_device *dev
urb所發送的目標設備。
unsigned int pipe
一個管道號碼，該管道記錄了目標設備的端點以及管道的類型。每個管道只有一種類型和一個方向，它與他的目標設備的端點相對應，我們可以通過以下幾個函數來獲得管道號並設置管道類型：
unsigned int usb_sndctrlpipe(struct usb_device *dev, unsigned int endpoint)
把指定USB設備的指定端點設置爲一個控制OUT端點。
unsigned int usb_rcvctrlpipe(struct usb_device *dev, unsigned int endpoint)
把指定USB設備的指定端點設置爲一個控制IN端點。
unsigned int usb_sndbulkpipe(struct usb_device *dev, unsigned int endpoint)
把指定USB設備的指定端點設置爲一個批量OUT端點。
unsigned int usb_rcvbulkpipe(struct usb_device *dev, unsigned int endpoint)
把指定USB設備的指定端點設置爲一個批量OUT端點。
unsigned int usb_sndintpipe(struct usb_device *dev, unsigned int endpoint)
把指定USB設備的指定端點設置爲一箇中斷OUT端點。
unsigned int usb_rcvintpipe(struct usb_device *dev, unsigned int endpoint)
把指定USB設備的指定端點設置爲一箇中斷OUT端點。
unsigned int usb_sndisocpipe(struct usb_device *dev, unsigned int endpoint)
把指定USB設備的指定端點設置爲一個等時OUT端點。
unsigned int usb_rcvisocpipe(struct usb_device *dev, unsigned int endpoint)
把指定USB設備的指定端點設置爲一個等時OUT端點。
unsigned int transfer_flags
當不使用DMA時，應該transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP（按照代碼的理解，希望沒有錯）。
int status
當一個urb把數據送到設備時，這個urb會由系統返回給驅動程序，並調用驅動程序的urb完成回調函數處理。這時，status記錄了這次數據傳輸的有關狀態，例如傳送成功與否。成功的話會是0。
要能夠運貨當然首先要有車，所以第一步當然要創建urb：
struct urb *usb_alloc_urb(int isoc_packets, int mem_flags);
第一個參數是等時包的數量，如果不是乘載等時包，應該爲0，第二個參數與kmalloc的標誌相同。
要釋放一個urb可以用：
void usb_free_urb(struct urb *urb);
要承載數據，還要告訴司機目的地信息跟要運的貨物，對於不同的數據，系統提供了不同的函數，對於中斷urb，我們用
void usb_fill_int_urb(struct urb *urb, struct usb_device *dev, unsigned int pipe,
void *transfer_buffer, int buffer_length,
usb_complete_t complete, void *context, int interval);
這裏要解釋一下，transfer_buffer是一個要送/收的數據的緩衝，buffer_length是它的長度，complete是urb完成回調函數的入口，context由用戶定義，可能會在回調函數中使用的數據，interval就是urb被調度的間隔。
對於批量urb和控制urb，我們用:
void usb_fill_bulk_urb(struct urb *urb, struct usb_device *dev, unsigned int pipe,
void *transfer_buffer, int buffer_length, usb_complete_t complete,
void *context);
void usb_fill_bulk_urb(struct urb *urb, struct usb_device *dev, unsigned int pipe,
unsigned char* setup_packet,void *transfer_buffer,
int buffer_length, usb_complete_t complete,void *context);
控制包有一個特殊參數setup_packet，它指向即將被髮送到端點的設置數據報的數據。
對於等時urb，系統沒有專門的fill函數，只能對各urb字段顯示賦值。
有了汽車，有了司機，下一步就是要開始運貨了，我們可以用下面的函數來提交urb
int usb_submit_urb(struct urb *urb, int mem_flags);
mem_flags有幾種：GFP_ATOMIC、GFP_NOIO、GFP_KERNEL，通常在中斷上下文環境我們會用GFP_ATOMIC。
當我們的卡車運貨之後，系統會把它調回來，並調用urb完成回調函數，並把這輛車作爲函數傳遞給驅動程序。我們應該在回調函數裏面檢查status字段，以確定數據的成功傳輸與否。下面是用urb來傳送數據的細節。
/* initialize the urb properly */
usb_fill_bulk_urb(urb, dev->udev,
usb_sndbulkpipe(dev->udev, dev->bulk_out_endpointAddr),
buf, writesize, skel_write_bulk_callback, dev);
urb->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;
/* send the data out the bulk port */
retval = usb_submit_urb(urb, GFP_KERNEL);
這裏skel_write_bulk_callback就是一個完成回調函數，而他做的主要事情就是檢查數據傳輸狀態和釋放urb：
dev = (struct usb_skel *)urb->context;
/* sync/async unlink faults aren't errors */
if (urb->status && !(urb->status = = -ENOENT || urb->status == -ECONNRESET || urb->status = = -ESHUTDOWN)) {
dbg("%s - nonzero write bulk status received: %d", __FUNCTION__, urb->status);
}
/* free up our allocated buffer */
usb_buffer_free(urb->dev, urb->transfer_buffer_length,
urb->transfer_buffer, urb->transfer_dma);
事實上，如果數據的量不大，那麼可以不一定用卡車來運貨，系統還提供了一種不用urb的傳輸方式，而usb-skeleton的讀操作正是採用這種方式實現：
/* do a blocking bulk read to get data from the device */
retval = usb_bulk_msg(dev->udev,
usb_rcvbulkpipe(dev->udev, dev->bulk_in_endpointAddr),
dev->bulk_in_buffer,
min(dev->bulk_in_size, count),
&bytes_read, 10000);
/* if the read was successful, copy the data to userspace */
if (!retval) {
if (copy_to_user(buffer, dev->bulk_in_buffer, bytes_read))
retval = -EFAULT;
else
retval = bytes_read;
}
程序使用了usb_bulk_msg來傳送數據，它的原型如下：
int usb_bulk_msg(struct usb_device *usb_dev, unsigned int pipe,void *data,
int len, int *actual length, int timeout)
這個函數會阻塞等待數據傳輸完成或者等到超時，data是輸入/輸出緩衝，len是它的大小，actual length是實際傳送的數據大小，timeout是阻塞超時。
對於控制數據，系統提供了另外一個函數，他的原型是：
Int usb_contrl_msg(struct usb_device *dev, unsigned int pipe, __u8 request,
__u8 requesttype, __u16 value, __u16 index, void *data,
__u16 size, int timeout);
request是控制消息的USB請求值、requesttype是控制消息的USB請求類型，value是控制消息的USB消息值，index是控制消息的USB消息索引。具體是什麼，暫時不是很清楚，希望大家提供說明。
至此，Linux下的USB驅動框架分析基本完成了。