libusb 設計了一系列的外部API
爲應用程序所調用,通過這些API應用程序可以操作硬件,從libusb的源代碼可以看出,這些API 調用了內核的底層接口,和kernel
driver中所用到的函數所實現的功能差不多,只是libusb更加接近USB 規範。使得libusb的使用也比開發內核驅動相對容易的多。
Libusb 的編譯安裝請查看Readme,這裏不做詳解
二 libusb 的外部接口
2.1 初始化設備接口
這些接口也可以稱爲核心函數,它們主要用來初始化並尋找相關設備。
usb_init
函數定義: void usb_init(void);
從函數名稱可以看出這個函數是用來初始化相關數據的,這個函數大家只要記住必須調用就行了,而且是一開始就要調用的.
usb_find_busses
函數定義: int usb_find_busses(void);
尋找系統上的usb總線,任何usb設備都通過usb總線和計算機總線通信。進而和其他設備通信。此函數返回總線數。
usb_find_devices
函數定義: int usb_find_devices(void);
尋找總線上的usb設備,這個函數必要在調用usb_find_busses()後使用。以上的三個函數都是一開始就要用到的,此函數返回設備數量。
usb_get_busses
函數定義: struct usb_bus *usb_get_busses(void);
這個函數返回總線的列表,在高一些的版本中已經用不到了,這在下面的實例中會有講解
2.2 操作設備接口
usb_open
函數定義: usb_dev_handle *usb_open(struct *usb_device dev);
打開要使用的設備,在對硬件進行操作前必須要調用usb_open 來打開設備,這裏大家看到有兩個結構體 usb_dev_handle 和
usb_device 是我們在開發中經常碰到的,有必要把它們的結構看一看。在libusb 中的usb.h和usbi.h中有定義。
這裏我們不妨理解爲返回的 usb_dev_handle 指針是指向設備的句柄,而行參裏輸入就是需要打開的設備。
usb_close
函數定義: int usb_close(usb_dev_handle *dev);
與usb_open相對應,關閉設備,是必須調用的, 返回0成功,Libusb庫的使用
使用libusb之前你的linux系統必須裝有usb文件系統,這裏還介紹了使用hiddev設備文件來訪問設備,目的在於不僅可以比較出usb的易用性,還提供了一個轉化成libusb驅動的案例。
3.1 find設備
任何驅動第一步首先是尋找到要操作的設備,我們先來看看HID驅動是怎樣尋找到設備的。我們假設尋找設備的函數Device_Find(注:代碼只是爲了方便解說,不保證代碼的健全)
/* 我們簡單看一下使用hid驅動尋找設備的實現,然後在看一下libusb是如何尋找設備的 */
int Device_Find()
{
char dir_str[100]; /* 這個變量我們用來保存設備文件的目錄路徑 */
char hiddev[100]; /* 這個變量用來保存設備文件的全路徑 */
DIR dir;
/* 申請的字符串數組清空,這個編程習慣要養成 */
memset (dir_str, 0 , sizeof(dir_str));
memset (hiddev, 0 , sizeof(hiddev));
/* hiddev 的設備描述符不在/dev/usb/hid下面,就在/dev/usb 下面
這裏我們使用opendir函數來檢驗目錄的有效性
打開目錄返回的值保存在變量dir裏,dir前面有聲明
*/
dir=opendir("/dev/usb/hid");
if(dir){
/* 程序運行到這裏,說明存在 /dev/usb/hid 路徑的目錄 */
sprintf(dir_str,"/dev/usb/hid/");
closedir(dir);
}else{
/* 如果不存在hid目錄,那麼設備文件就在/dev/usb下 */
sprintf(dir_str,"/dev/usb/");
}
/* DEVICE_MINOR 是指設備數,HID一般是16個 */
for(i = 0; i
/* 獲得全路徑的設備文件名,一般hid設備文件名是hiddev0 到 hiddev16 */
sprintf(hiddev, "%shiddev%d", dir_str,i);
/* 打開設備文件,獲得文件句柄 */
fd = open(hiddev, O_RDWR);
if(fd > 0) {
/* 操作設備獲得設備信息 */
ioctl(fd, HIDIOCGDEVINFO, &info);
/* VENDOR_ID 和 PRODUCT_ID 是標識usb設備廠家和產品ID,驅動都需要這兩個參數來尋找設備,到此我們尋找到了設備 */
if(info.vendor== VENDOR_ID && info.product== PRODUCT_ID) {
/* 這裏添加設備的初始化代碼 */
device_num++; /* 找到的設備數 */
}
close(fd);
}
}
return device_num; /* 返回尋找的設備數量 */
}
我們再來看libusb是如何來尋找和初始化設備
int Device_Find()
{
struct usb_bus *busses;
int device_num = 0;
device_num = 0; /* 記錄設備數量 */
usb_init(); /* 初始化 */
usb_find_busses(); /* 尋找系統上的usb總線 */
usb_find_devices(); /* 尋找usb總線上的usb設備 */
/* 獲得系統總線鏈表的句柄 */
busses = usb_get_busses();
struct usb_bus *bus;
/* 遍歷總線 */
for (bus = busses; bus; bus = bus->next) {
struct usb_device *dev;
/* 遍歷總線上的設備 */
for (dev = bus->devices; dev; dev = dev->next) {
/* 尋找到相關設備, */
if(dev->descriptor.idVendor==VENDOR_ID&& dev->descriptor.idProduct == PRODUCT_ID) {
/* 這裏添加設備的初始化代碼 */
device_num++; /* 找到的設備數 */
}
}
}
return device_num; /* 返回設備數量 */
}
注:在新版本的libusb中,usb_get_busses就可以不用了,這個函數是返回系統上的usb總線鏈表句柄
這裏我們直接用usb_busses變量,這個變量在usb.h中被定義爲外部變量
所以可以直接寫成這樣:
struct usb_bus *bus;
for (bus = usb_busses; bus; bus = bus->next) {
struct usb_device *dev;
for (dev = bus->devices; dev; dev = dev->next) {
/* 這裏添加設備的初始化代碼 */
}
}
3.2 打開設備
假設我們定義的打開設備的函數名是device_open,
/* 使用hid驅動打開設備 */
int Device_Open()
{
int handle;
/* 傳統HID驅動調用,通過open打開設備文件就可 */
handle = open(“hiddev0”, O_RDONLY);
}
/* 使用libusb打開驅動 */
int Device_Open()
{
/* LIBUSB 驅動打開設備,這裏寫的是僞代碼,不保證代碼有用 */
struct usb_device* udev;
usb_dev_handle* device_handle;
/* 當找到設備後,通過usb_open打開設備,這裏的函數就相當open 函數 */
device_handle = usb_open(udev);
}
3.3 讀寫設備和操作設備
假設我們的設備使用控制傳輸方式,至於批處理傳輸和中斷傳輸限於篇幅這裏不介紹
我們這裏定義三個函數,Device_Write, Device_Read, Device_Report
Device_Report 功能發送接收函數
Device_Write 功能寫數據
Device_Read 功能讀數據
Device_Write和Device_Read調用Device_Report發送寫的信息和讀的信息,開發者根據發送的命令協議來設計,我們這裏只簡單實現發送數據的函數。
假設我們要給設備發送72字節的數據,頭8個字節是報告頭,是我們定義的和設備相關的規則,後64位是數據。
HID驅動的實現(這裏只是用代碼來有助理解,代碼是僞代碼)
int Device_Report(int fd, unsigned char *buffer72)
{
int ret; /* 保存ioctl函數的返回值 */
int index;
unsigned char send_data[72]; /* 發送的數據 */
unsigned char recv_data[72]; /* 接收的數據 */
struct hiddev_usage_ref uref; /* hid驅動定義的數據包 */
struct hiddev_report_info rinfo; /* hid驅動定義的
memset(send_data, 0, sizeof(send_data));
memset(recv_data, 0, sizeof(recv_data));
memcpy(send_data, buffer72, 72);
/* 這在發送數據之前必須調用的,初始化設備 */
ret = ioctl(fd, HIDIOCINITREPORT, 0);
if( ret !=0) {
return NOT_OPENED_DEVICE;/* NOT_OPENED_DEVICE 屬於自己定義宏 */
}
/* HID設備每次傳輸一個字節的數據包 */
for(index = 0; index
/* 設置發送數據的狀態 */
uref.report_type = HID_REPORT_TYPE_FEATURE;
uref.report_id = HID_REPORT_ID_FIRST;
uref.usage_index = index;
uref.field_index = 0;
uref.value = send_data[index];
ioctl(fd, HIDIOCGUCODE, &uref);
ret=ioctl(fd, HIDIOCSUSAGE, &uref);
if(ret != 0 ){
return UNKNOWN_ERROR;
}
}
/* 發送數據 */
rinfo.report_type = HID_REPORT_TYPE_FEATURE;
rinfo.report_id = HID_REPORT_ID_FIRST;
rinfo.num_fields = 1;
ret=ioctl(fd, HIDIOCSREPORT, &rinfo); /* 發送數據 */
if(ret != 0) {
return WRITE_REPORT;
}
/* 接受數據 */
ret = ioctl(fd, HIDIOCINITREPORT, 0);
for(index = 0; index
uref.report_type = HID_REPORT_TYPE_FEATURE;
uref.report_id = HID_REPORT_ID_FIRST;
uref.usage_index = index;
uref.field_index = 0;
ioctl(fd, HIDIOCGUCODE, &uref);
ret = ioctl(fd, HIDIOCGUSAGE, &uref);
if(ret != 0 ) {
return UNKNOWN_ERROR;
}
recv_data[index] = uref.value;
}
memcpy(buffer72, recv_data, 72);
return SUCCESS;
}
libusb驅動的實現
int Device_Report(int fd, unsigned char *buffer72)
{
/* 定義設備句柄 */
usb_dev_handle* Device_handle;
/* save the data of send and receive */
unsigned char send_data[72];
unsigned char recv_data[72];
int send_len;
int recv_len;
/* 數據置空 */
memset(send_data, 0 , sizeof(send_data));
memset(recv_data, 0 , sizeof(recv_data));
/* 這裏的g_list是全局的數據變量,裏面可以存儲相關設備的所需信息,當然我們也可以從函數形參中傳輸進來,設備的信息在打開設備時初始化,我們將在後面的總結中詳細描述一下 */
Device_handle = (usb_dev_handle*)(g_list[fd].device_handle);
if (Device_handle == NULL) {
return NOT_OPENED_DEVICE;
}
/* 這個函數前面已經說過,在操作設備前是必須調用的, 0是指用默認的設備 */
usb_claim_interface(Device_handle, 0);
/* 發送數據,所用到的宏定義在usb.h可以找到,我列出來大家看一下
#define USB_ENDPOINT_OUT 0x00
#define USB_TYPE_CLASS (0x01
#define USB_RECIP_INTERFACE 0x01
#define HID_REPORT_SET 0x09 */
send_len = usb_control_msg(Device_handle,
USB_ENDPOINT_OUT + USB_TYPE_CLASS + USB_RECIP_INTERFACE,
HID_REPORT_SET,
0x300,
0,
send_data, 72, USB_TIMEOUT);
/* 發送數據有錯誤 */
if (send_len
return WRITE_REPORT;
}
if (send_len != 72) {
return send_len;
}
/* 接受數據
#define USB_ENDPOINT_IN 0x80
#define USB_TYPE_CLASS (0x01
#define USB_RECIP_INTERFACE 0x01
#define HID_REPORT_GET 0x01
*/
recv_len = usb_control_msg(Device_handle,
USB_ENDPOINT_IN + USB_TYPE_CLASS + USB_RECIP_INTERFACE,
HID_REPORT_GET,
0x300,
0,
recv_data, 72, USB_TIMEOUT);
if (recv_len
printf("failed to retrieve report from USB device!\n");
return READ_REPORT;
}
if (recv_len != 72) {
return recv_len;
}
/* 和usb_claim_interface對應 */
usb_release_interface(RY2_handle, 0);
memcpy(buffer72, recv_data, 72);
return SUCCESS;
}
3.4 關閉設備
假設我們定義的關閉設備的函數名是Device_Close()
/* 使用hid驅動關閉設備 */
int Device_Close()
{
int handle;
handle = open(“hiddev0”, O_RDONLY);
/* 傳統HID驅動調用,通過close()設備文件就可 */
close( handle );
}
/* 使用libusb關閉驅動 */
int Device_Close()
{
/* LIBUSB 驅動打開設備,這裏寫的是僞代碼,不保證代碼有用 */
struct usb_device* udev;
usb_dev_handle* device_handle;
device_handle = usb_open(udev);
/* libusb庫使用usb_close關閉程序 */
usb_close(device_handle);
}