参考2.6.14版本中的driver/usb/input/usbmouse.c。鼠标驱动可分为几个部分:驱动加载部分、probe部分、open部分、urb回调函数处理部分。
一、驱动加载部分
- static int __init usb_mouse_init(void)
- {
- int retval = usb_register(&usb_mouse_driver);//注册鼠标驱动
- if (retval == 0)
- info(DRIVER_VERSION ":" DRIVER_DESC);
- return retval;
- }
- static struct usb_driver usb_mouse_driver = {
- .owner = THIS_MODULE,
- .name = "usbmouse",
- .probe = usb_mouse_probe,
- .disconnect = usb_mouse_disconnect,
- .id_table = usb_mouse_id_table,
- };
如果注册成功的话,将会调用usb_mouse_probe。那么什么时候才算注册成功呢?
和其它驱动注册过程一样,只有在其对应的“总线”上发现匹配的“设备”才会调用probe。总线匹配的方法和具体总线相关,如:platform_bus_type中是判断驱动名称和平台设备名称是否相同;那如何确认usb总线的匹配方法呢?
Usb设备是注册在usb_bus_type总线下的。查看usb_bus_type的匹配方法。
- struct bus_type usb_bus_type = {
- .name = "usb",
- .match = usb_device_match,
- .hotplug = usb_hotplug,
- .suspend = usb_generic_suspend,
- .resume = usb_generic_resume,
- };
- static int usb_device_match (struct device *dev, struct device_driver *drv)
- {
- struct usb_interface *intf;
- struct usb_driver *usb_drv;
- const struct usb_device_id *id;
- /* check for generic driver, which we don't match any device with */
- if (drv == &usb_generic_driver)
- return 0;
- intf = to_usb_interface(dev);
- usb_drv = to_usb_driver(drv);
- id = usb_match_id (intf, usb_drv->id_table);
- if (id)
- return 1;
- return 0;
- }
可以看出usb的匹配方法是usb_match_id (intf, usb_drv->id_table),也就是说通过比对“dev中intf信息”和“usb_drv->id_table信息”,如果匹配则说明驱动所对应的设备已经添加到总线上了,所以接下了就会调用drv中的probe方法注册usb设备驱动。
usb_mouse_id_table的定义为:
- static struct usb_device_id usb_mouse_id_table[] = {
- { USB_INTERFACE_INFO(3, 1, 2) },
- { } /* Terminating entry */
- };
- #define USB_INTERFACE_INFO(cl,sc,pr) /
- .match_flags = USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_INFO, /
- .bInterfaceClass = (cl), /
- .bInterfaceSubClass = (sc), /
- .bInterfaceProtocol = (pr)
鼠标设备遵循USB人机接口设备(HID),在HID规范中规定鼠标接口类码为:
接口类:0x03
接口子类:0x01
接口协议:0x02
这样分类的好处是设备厂商可以直接利用标准的驱动程序。除了HID类以外还有Mass storage、printer、audio等
- #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)
匹配的过程为:
- usb_match_id(struct usb_interface *interface, const struct usb_device_id *id)
- {
- struct usb_host_interface *intf;
- struct usb_device *dev;
- /* proc_connectinfo in devio.c may call us with id == NULL. */
- if (id == NULL)
- return NULL;
- intf = interface->cur_altsetting;
- dev = interface_to_usbdev(interface);
- /* It is important to check that id->driver_info is nonzero,
- since an entry that is all zeroes except for a nonzero
- id->driver_info is the way to create an entry that
- indicates that the driver want to examine every
- device and interface. */
- for (; id->idVendor || id->bDeviceClass || id->bInterfaceClass ||
- id->driver_info; id++) {
- if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_VENDOR) &&
- id->idVendor != le16_to_cpu(dev->descriptor.idVendor))
- continue;
- if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_PRODUCT) &&
- id->idProduct != le16_to_cpu(dev->descriptor.idProduct))
- continue;
- /* No need to test id->bcdDevice_lo != 0, since 0 is never greater than any unsigned number. */
- if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_LO) &&
- (id->bcdDevice_lo > le16_to_cpu(dev->descriptor.bcdDevice)))
- continue;
- if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_HI) &&
- (id->bcdDevice_hi < le16_to_cpu(dev->descriptor.bcdDevice)))
- continue;
- if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_CLASS) &&
- (id->bDeviceClass != dev->descriptor.bDeviceClass))
- continue;
- if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_SUBCLASS) &&
- (id->bDeviceSubClass!= dev->descriptor.bDeviceSubClass))
- continue;
- if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_PROTOCOL) &&
- (id->bDeviceProtocol != dev->descriptor.bDeviceProtocol))
- continue;
- //接口类
- if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_CLASS) &&
- (id->bInterfaceClass != intf->desc.bInterfaceClass))
- continue;
- //接口子类
- if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_SUBCLASS) &&
- (id->bInterfaceSubClass != intf->desc.bInterfaceSubClass))
- continue;
- //遵循的协议
- if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_PROTOCOL) &&
- (id->bInterfaceProtocol != intf->desc.bInterfaceProtocol))
- continue;
- return id;
- }
- return NULL;
- }
二、probe部分
- static int usb_mouse_probe(struct usb_interface * intf, const struct usb_device_id * id)
- {
- struct usb_device * dev = interface_to_usbdev(intf);
- struct usb_host_interface *interface;
- struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;
- struct usb_mouse *mouse;
- int pipe, maxp;
- char path[64];
- interface = intf->cur_altsetting;
- /* 以下是网络的一段对cur_altsettin的解释,下面就借花献佛。usb 设备有一个configuration 的概念,表示配置,一个设备可以有多个配置,但只能同时激活一个,如:一些设备可以下载固件,或可以设置不同的全局模式,就像手机可以被设定为静音模式或响铃模式一样。而这里又有一个setting,咋一看有些奇怪,这两个词不是一回事吗.还是拿我们最熟悉的手机来打比方,configuration 不说了,setting,一个手机可能各种配置都确定了,是振动还是铃声已经确定了,各种功能都确定了,但是声音的大小还可以变吧,通常手机的音量是一格一格的变动,大概也就5,6 格,那么这个可以算一个setting 吧.这里cur_altsetting 就是表示的当前的这个setting,或者说设置。可以查看原码中usb_interface 结构定义的说明部分。从说明中可以看到一个接口可以有多种setting*/
- if (interface->desc.bNumEndpoints != 1)
- return -ENODEV;
- /*根据HID规则,期望鼠标只有一个端点即中断端点bNumEndpoints 就是接口描述符中的成员,表示这个接口有多少个端点,不过这其中不包括0 号端点,0号端点是任何一个usb 设备都必须是提供的,这个端点专门用于进行控制传输,即它是一个控制端点.正因为如此,所以即使一个设备没有进行任何设置,usb 主机也可以开始跟它进行一些通信,因为即使不知道其它的端点,但至少知道它一定有一个0号端点,或者说一个控制端点。
- */
- endpoint = &interface->endpoint[0].desc;//端点0描述符,此处的0表示中断端点
- if (!(endpoint->bEndpointAddress & 0x80))
- return -ENODEV;
- /*先看bEndpointAddress,这个struct usb_endpoint_descriptor 中的一个成员,是8个bit,或者说1 个byte,其中bit7 表示 *的是这个端点的方向,0 表示OUT,1 表示IN,OUT 与IN 是对主机而言。OUT 就是从主机到设备,IN 就是从设备到主机。而宏
- *USB_DIR_IN 来自
- *include/linux/usb_ch9.h
- * USB directions
- * This bit flag is used in endpoint descriptors' bEndpointAddress field.
- * It's also one of three fields in control requests bRequestType.
- *#define USB_DIR_OUT 0 /* to device */
- *#define USB_DIR_IN 0x80 /* to host */
- */
- if ((endpoint->bmAttributes & 3) != 3)? //判断是否是中断类型
- return -ENODEV;
- /* bmAttributes 表示属性,总共8位,其中bit1和bit0 共同称为Transfer Type,即传输类型,即00 表示控制,01 表示等时,10 表示批量,11 表示中断*/
- pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);//构造中断端点的输入pipe
- maxp = usb_maxpacket(dev, pipe, usb_pipeout(pipe));
- /*跟踪usb_maxpacket
- usb_maxpacket(struct usb_device *udev, int pipe, int is_out)
- {
- struct usb_host_endpoint *ep;
- unsigned epnum = usb_pipeendpoint(pipe);
- /*
- 得到的自然就是原来pipe 里边的15 至18 位.一个pipe 的15 位至18 位是endpoint 号,(一共16 个endpoint,)所以很显然,这里就是得到endpoint 号
- */
- if (is_out) {
- WARN_ON(usb_pipein(pipe));
- ep = udev->ep_out[epnum];
- } else {
- WARN_ON(usb_pipeout(pipe));
- ep = udev->ep_in[epnum];
- }
- if (!ep)
- return 0;
- /* NOTE:? only 0x07ff bits are for packet size... */
- return le16_to_cpu(ep->desc.wMaxPacketSize);
- }
- */
- //返回对应端点能够传输的最大的数据包,鼠标的返回的最大数据包为4个字节,
- 第0个字节:bit 0、1、2、3、4分别代表左、右、中、SIDE、EXTRA键的按下情况
- 第1个字节:表示鼠标的水平位移
- 第2个字节:表示鼠标的垂直位移
- 第3个字节:REL_WHEEL位移
- if (!(mouse = kmalloc(sizeof(struct usb_mouse), GFP_KERNEL)))
- return -ENOMEM;
- memset(mouse, 0, sizeof(struct usb_mouse));
- mouse->data = usb_buffer_alloc(dev, 8, SLAB_ATOMIC, &mouse->data_dma);
- /*
- 申请用于urb用于数据传输的内存,注意:这里将返回“mouse->data”和“mouse->data_dma”
- mouse->data:记录了用于普通传输用的内存指针
- mouse->data_dma:记录了用于DMA传输的内存指针
- 如果是DMA 方式的传输,那么usb core 就应该使用mouse->data_dma
- */
- if (!mouse->data) {
- kfree(mouse);
- return -ENOMEM;
- }
- mouse->irq = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL);
- if (!mouse->irq) {
- usb_buffer_free(dev, 8, mouse->data, mouse->data_dma);
- kfree(mouse);
- return -ENODEV;
- }
- mouse->usbdev = dev;
- mouse->dev.evbit[0] = BIT(EV_KEY) | BIT(EV_REL);
- //设置input系统响应按键和REL(相对结果)事件
- mouse->dev.keybit[LONG(BTN_MOUSE)] = BIT(BTN_LEFT) | BIT(BTN_RIGHT) | BIT(BTN_MIDDLE);
- mouse->dev.relbit[0] = BIT(REL_X) | BIT(REL_Y);
- mouse->dev.keybit[LONG(BTN_MOUSE)] |= BIT(BTN_SIDE) | BIT(BTN_EXTRA);
- mouse->dev.relbit[0] |= BIT(REL_WHEEL);
- //设置input系统响应的码表及rel表
- mouse->dev.private = mouse;
- mouse->dev.open = usb_mouse_open;
- mouse->dev.close = usb_mouse_close;
- usb_make_path(dev, path, 64);
- sprintf(mouse->phys, "%s/input0", path);
- mouse->dev.name = mouse->name;
- mouse->dev.phys = mouse->phys;
- usb_to_input_id(dev, &mouse->dev.id);
- /*
- usb_to_input_id(const struct usb_device *dev, struct input_id *id)
- {
- id->bustype = BUS_USB;
- id->vendor = le16_to_cpu(dev->descriptor.idVendor);
- id->product = le16_to_cpu(dev->descriptor.idProduct);
- id->version = le16_to_cpu(dev->descriptor.bcdDevice);
- }
- struct usb_device 中有一个成员struct usb_device_descriptor,而struct usb_device_descriptor 中的成员__u16 bcdDevice,表示的是制造商指定的产品的版本号,制造商id 和产品id 来标志一个设备.bcdDevice 一共16 位,是以bcd码的方式保存的信息,也就是说,每4 位代表一个十进制的数,比如0011 0110 1001 0111 就代表的3697.
- 业内为每家公司编一个号,这样便于管理,比如三星的编号就是0x0839,那么三星的产品中就会在其设备描述符中idVendor 的烙上0x0839.而三星自己的每种产品也会有个编号,和Digimax 410 对应的编号就是0x000a,而bcdDevice_lo 和bcdDevice_hi 共同组成一个具体设备的编号(device release
- number),bcd 就意味着这个编号是二进制的格式.
- */
- mouse->dev.dev = &intf->dev;
- if (dev->manufacturer)
- strcat(mouse->name, dev->manufacturer);
- if (dev->product)
- sprintf(mouse->name, "%s %s", mouse->name, dev->product);
- if (!strlen(mouse->name))
- sprintf(mouse->name, "USB HIDBP Mouse %04x:%04x",
- mouse->dev.id.vendor, mouse->dev.id.product);
- usb_fill_int_urb(mouse->irq, dev, pipe, mouse->data,
- (maxp > 8 ? 8 : maxp),
- usb_mouse_irq, mouse, endpoint->bInterval);
- /*
- static inline 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)
- {
- spin_lock_init(&urb->lock);
- urb->dev = dev;
- urb->pipe = pipe;
- urb->transfer_buffer = transfer_buffer;//如果不使用DMA传输方式,则使用这个缓冲指针。如何用DMA则使用transfer_DMA,这个值会在后面单独给URB赋
- urb->transfer_buffer_length = buffer_length;
- urb->complete = complete;
- urb->context = context;
- if (dev->speed == USB_SPEED_HIGH)
- urb->interval = 1 << (interval - 1);
- else
- urb->interval = interval;
- urb->start_frame = -1;
- }
- 此处只是构建好一个urb,在open方法中会实现向usb core递交urb
- */
- mouse->irq->transfer_dma = mouse->data_dma;
- mouse->irq->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;
- /*
- #define URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP 0x0004? //urb->transfer_dma valid on submit
- #define URB_NO_SETUP_DMA_MAP??? 0x0008? //urb->setup_dma valid on submit
- , 这里是两个DMA 相关的flag,一个是URB_NO_SETUP_DMA_MAP,而另一个是
- URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP.注意这两个是不一样的,前一个是专门为控制传输准备的,因为只有控制传输需要有这么一个setup 阶段需要准备一个setup packet。
- transfer_buffer 是给各种传输方式中真正用来数据传输的,而setup_packet 仅仅是在控制传输中发送setup 的包,控制传输除了setup 阶段之外,也会有数据传输阶段,这一阶段要传输数据还是得靠transfer_buffer,而如果使用dma 方式,那么就是使用transfer_dma.
- 因为这里使用了mouse->irq->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP,所以应该给urb的transfer_dma赋值。所以用了:
- mouse->irq->transfer_dma = mouse->data_dma;
- */
- input_register_device(&mouse->dev);
- //向input系统注册input设备
- printk(KERN_INFO "input: %s on %s/n", mouse->name, path);
- usb_set_intfdata(intf, mouse);
- /*
- usb_set_intfdata().的结果就是使得
- %intf->dev->driver_data= mouse,而其它函数中会调用usb_get_intfdata(intf)的作用就是把mouse从中取出来
- */
- return 0;
- }
三、open部分
当应用层打开鼠标设备时,usb_mouse_open将被调用
- static int usb_mouse_open(struct input_dev *dev)
- {
- struct usb_mouse *mouse = dev->private;
- mouse->irq->dev = mouse->usbdev;
- if (usb_submit_urb(mouse->irq, GFP_KERNEL))
- return -EIO;
- //向usb core递交了在probe中构建好的中断urb,注意:此处是成功递交给usb core以后就返回,而不是等到从设备取得鼠标数据。
- return 0;
- }
四、urb回调函数处理部分
当出现传输错误或获取到鼠标数据后,urb回调函数将被执行
- static void usb_mouse_irq(struct urb *urb, struct pt_regs *regs)
- {
- struct usb_mouse *mouse = urb->context;
- //在usb_fill_int_urb中有对urb->context赋值
- signed char *data = mouse->data;
- struct input_dev *dev = &mouse->dev;
- int status;
- switch (urb->status) {
- case 0: /* success */
- break;
- case -ECONNRESET: /* unlink */
- case -ENOENT:
- case -ESHUTDOWN:
- return;
- /* -EPIPE:? should clear the halt */
- default: /* error */
- goto resubmit;
- }
- input_regs(dev, regs);
- input_report_key(dev, BTN_LEFT, data[0] & 0x01);
- input_report_key(dev, BTN_RIGHT, data[0] & 0x02);
- input_report_key(dev, BTN_MIDDLE, data[0] & 0x04);
- input_report_key(dev, BTN_SIDE, data[0] & 0x08);
- input_report_key(dev, BTN_EXTRA, data[0] & 0x10);
- //向input系统报告key事件,分别是鼠标LEFT、RIGHT、MIDDLE、SIDE、EXTRA键,
- static inline void input_report_key(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)中的value非0时表示按下,0表示释放
- input_report_rel(dev, REL_X, data[1]);
- input_report_rel(dev, REL_Y, data[2]);
- input_report_rel(dev, REL_WHEEL, data[3]);
- //向input系统报告rel事件,分别是x方向位移、y方向位移、wheel值
- input_sync(dev);
- //最后需要向事件接受者发送一个完整的报告。这是input系统的要求。
- resubmit:
- status = usb_submit_urb (urb, SLAB_ATOMIC);
- //重新递交urb
- if (status)
- err ("can't resubmit intr, %s-%s/input0, status %d",
- mouse->usbdev->bus->bus_name,
- mouse->usbdev->devpath, status);
- }
在应用层编写测试鼠标的测试程序,在我的系统中,鼠标设备为/dev/input/event3. 测试代码如下:
- /*
- * usb_mouse_test.c
- * by lht
- */
- #include <stdio.h>
- #include <sys/types.h>
- #include <unistd.h>
- #include <fcntl.h>
- #include <linux/input.h>
- int main (void)
- {
- int fd,i,count;
- struct input_event ev_mouse[2];
- fd = open ("/dev/input/event3",O_RDWR);
- if (fd < 0) {
- printf ("fd open failed/n");
- exit(0);
- }
- printf ("/nmouse opened, fd=%d/n",fd);
- while(1)
- {
- printf(".............................................../n");
- count=read(fd, ev_mouse, sizeof(struct input_event));
- for(i=0;i<(int)count/sizeof(struct input_event);i++)
- {
- printf("type=%d/n",ev_mouse[i].type);
- if(EV_REL==ev_mouse[i].type)
- {
- printf("time:%ld.%d",ev_mouse[i].time.tv_sec,ev_mouse[i].time.tv_usec);
- printf(" type:%d code:%d value:%d/n",ev_mouse[i].type,ev_mouse[i].code,ev_mouse[i].value);
- }
- if(EV_KEY==ev_mouse[i].type)
- {
- printf("time:%ld.%d",ev_mouse[i].time.tv_sec,ev_mouse[i].time.tv_usec);
- printf(" type:%d code:%d value:%d/n",ev_mouse[i].type,ev_mouse[i].code,ev_mouse[i].value);
- }
- }
- }
- close (fd);
- return 0;
- }