简单分析USB设备驱动框架（秒懂~）

在生活、工作中经常会接触到USB设备，如鼠标、键盘、摄像头、可移动硬盘、扫码枪等。这些设备通过USB接口连接到电脑上后，电脑会立刻提示“检测到新硬件...”、安装驱动等。这里需要强调下USB设备使用的是USB总线，window或Linux内核中都会自带usb总线驱动，所以接上USB设备后，主机能够立刻检测到，提醒需要安装设备驱动是指安装USB设备驱动。

USB设备驱动使用USB总线，所以很多操作由USB总线驱动帮我们完成了，我们只需要的按照总线、设备、驱动框架来实现USB设备的驱动既可。USB设备数据的读写操作由总线驱动现在，我们可以直接使用总线读取到的数据，然后解析这些数据的含义、再进行相关的操作就可以了（这里需要注意的一点是USB总线驱动只提供USB设备的读写操作函数，这函数是通用的，即里面的数据的含义总线驱动并不知道）。

USB设备驱动的框架图下，具体的代码可以参考内核中的/drivers/hid/usbhid/usbmouse.c

分配/设置usb_driver结构体，填充里面的.id_table、.probe、.disconnect成员。 调用usb_register把usb_driver结构体注册到内核中。

struct usb_driver中的id_table成员是用与和usb设备进行匹配的选项，表示这个驱动支持的设备。

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.probe成员为函数指针，就是在设备和驱动匹配成功的时候执行。

.disconnect成员也为函数指针，在设备和驱动关联成功后再断开执行，如拔了USB设备或卸载USB设备驱动。

.probe函数中我们需要处理的事情如下（这里以鼠标为例子）：

创建input_dev设备 设置input_dev支持的类，需要支持按键类、相对位移类。 设置input_dev支持的事件，能够产生左、中、右、以及侧边附加按键事件，还有xy方向上的相对位移事件和滚轮滑动事件。 注册input_dev到input输入子系统中。 硬件相关的操作，不同的设备的操作存在差异 USB总线为组从结构，USB总线驱动只能轮询去获取USB设备上的数据，USB设备不能主动通知USB主机传输数据。在USB驱动中需要构建urb（usb request block）结构体，然后填充使用。urb中要指定USB设备数据存放到主机上的物理地址以及虚拟地址，还有USB数据传输的方向、长度，和设备通信的端点等。

使用usb_alloc_urb()函数分配urb结构体，结束后使用usb_free_urb()释放这个结构体。

USB设备的数据要存放在主机上的什么地方，USB设备驱动中需要指明。

找到对应的设备端点和数据长度

现在数据传输的三要素（源、长度、目的）都确定了，剩下的就是要进行填充urb结构体，即告诉主机数据传输的三要素。

调用usb_fill_int_urb(),其中complete_fn相当于中断函数，即主机读取完数据会放到指定的内存data_dma中。然后通知CPU处理这些数据，这些数据只有USB设备驱动程序知道其含义。所以要在这个完成函数中处理这些数据，如上报。

最后就是提交usr请求块了。

到这里基本上就结束了，剩下的就是disconnect函数的操作。这个函数和.probe完全相反，申请了的资源需要在这里释放。

看到这里是不是感觉USB驱动很简单啊！框架确实很简单！很简单！很简单！重要的事情要说三遍，要相信你们的实力。

下面的代码是我在ARM板子上的针对usb鼠标写的。

测试如下图，按键和移动鼠标都能产生相应的事件码。这里/dev/event0的格式就不说了，要是不太清楚的可以参考input输入子系统。

usb驱动设备使用了input输入子系统框架，这个和之前的输入子系统（按键、触摸屏）之类的存在一点差异。之前的都是在中断服务函数中直接获取到数据然后调用input_event上报，而USB设备驱动中的数据来源是USB总线驱动，在完成函数中调用input_event上报数据。

事情就是这么个事情，情况就是这么个情况。

这就是usb设备驱动的简单框架，后面有空在把写操作(数据由主机发送到设备)的驱动模型以及各种传输类型的驱动更新下