深入探究Linux USB驱动的实现原理 (linux u驱动)
在现代计算机系统中，USB（Universal Serial Bus）设备已经成为了必不可少的部分。USB设备能够向计算机系统提供大量的外围设备，包括存储设备、网络设备、声卡等等。而这些设备的驱动都由计算机系统来承担。在Linux系统中，USB设备的驱动由USB驱动程序来实现，本文将。
一、USB的基本概念
USB是一种新型的串行总线，它是一种供应商和设备之间的通信协议。USB通过在设备和主机之间的连接线上传递电信号来进行通信。与传统的串口（RS-232）相比，USB具有更快的传输速率、更简单的物理连接方式和更可靠的数据传输。USB总线可以支持多达127个设备在一个USB主机上运行。
二、Linux USB系统架构
Linux USB的总体架构是在Linux内核中实现了一个USB子系统，用于处理USB设备的连接和驱动。USB子系统包括USB核心层、USB设备层和USB设备驱动层三个组件。
USB核心层包括了USB总线驱动和USB核心模块。USB总线驱动对USB总线进行枚举、配置和管理；USB核心模块用于实现USB设备的注册、设备驱动的注册等。
USB设备层由USB设备驱动模块和USB驱动模块组成。USB设备驱动模块用于向系统中提供设备特定的控制，例如USB设备的端点描述符、设备功能、USB设备协议等。USB驱动模块则用于管理USB设备的IO请求，包括读、写、控制、同步波动等操作。
USB设备驱动层包括了不同类型的USB设备驱动，当系统检测到一个特定类型的USB设备时，会自动加载相应的设备驱动程序，从而使得这个设备可以正常地工作。
三、USB驱动程序
USB设备驱动程序是USB子系统的核心组件，它用于将USB设备与Linux内核相连接。USB设备驱动程序可以分为三种类型：HCD驱动、USB主机控制驱动和USB设备驱动。
HCD（Host Controller Driver）驱动是用于控制USB主机控制器和USB总线的驱动程序。HCD驱动程序是USB总线驱动程序的组成部分，它的主要作用是向USB总线产生唯一的信号用于控制USB设备间的通讯。
USB主机控制驱动用于提供直接对USB设备进行控制的API，通常由系统中的第三方设备驱动提供支持。USB主机控制驱动是USB设备的入口，它允许在USB总线上添加、删除和更新USB设备。
USB设备驱动程序是用于连接Linux内核和USB设备的驱动程序。有许多种类型的USB设备，它们各有不同的属性和特点。因此USB设备驱动程序必须是特定于某个USB设备的。当Linux内核探测到某个USB设备时，它会自动调用相对应的驱动程序，从而实现对设备的控制和管理。
四、USB驱动程序的注册
在Linux中，USB驱动程序是通过USB设备驱动模块来实现的。USB驱动程序可以注册到USB子系统的设备驱动列表中，当Linux内核检测到一个USB设备时，它将自动调用相应的USB驱动程序。
注册USB驱动程序的一般流程包括以下几个步骤：
1. 定义USB驱动程序结构体
struct u_driver {
const char *name;
…
};
2. 初始化USB驱动程序
static struct u_driver my_driver = {
.name = “my-driver”,
…
}
3. 注册USB驱动程序
static int __init my_driver_init()
{
return u_register_driver(&my_driver);
}
四、USB设备的操作
在Linux中，USB设备的操作通常通过USB设备驱动程序进行。USB设备驱动程序是特定于某个USB设备的，因此需要对每个不同的USB设备编写不同的驱动程序。
USB设备驱动程序的功能包括为USB设备分配内存、初始化USB设备、读/写数据传输、中断处理等。下面是一些常用的USB设备驱动程序的函数：
1. probe函数：用于识别USB设备，若识别成功则返回0，否则返回错误码。
static int u_device_probe(struct u_interface *interface, const struct u_device_id *id)
{
…
return 0;
}
2. disconnect函数：用于移除USB设备。
static void u_device_disconnect(struct u_interface *interface)
{
…
}
3. ioctl函数：用于控制USB设备的一些参数，例如设备状态、电源状态、波特率等。
static int u_device_ioctl(struct u_interface *interface, unsigned int code, void *buf)
{
…
return 0;
}
4. write函数：用于向USB设备写入数据。
static ssize_t u_device_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *offset)
{
…
return count;
}
5. read函数：用于从USB设备读取数据。
static ssize_t u_device_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *offset)
{
…
return count;
}
五、
本文介绍了Linux USB驱动的实现原理，包括USB的基本概念、Linux USB系统架构、USB驱动程序和USB设备的操作。，可以帮助我们更好地了解Linux操作系统的原理和机制。
