Linux下的硬件驱动——USB设备（转）…

时间：2021-06-05 16:16:26

赵明 (),联想软件设计中心嵌入式研发处系统设计工程师

2003 年 7 月 01 日

USB设备越来越多，而Linux在硬件配置上仍然没有做到完全即插即用，对于Linux怎样配置和使用他们，也越来越成为困扰我们的一大问题。本文着力从Linux系统下设备驱动的架构，去阐述怎样去使用和配置以及怎样编制USB设备驱动。对于一般用户，可以使我们明晰Linux设备驱动方式，为更好地配置和使用USB设备提供了方便；而对于希望开发Linux系统下USB设备驱动的程序员，提供了初步学习USB驱动架构的机会。

前言

USB 是英文"Universal SerialBus"的缩写，意为"通用串行总线"。是由Compaq(康柏)、DEC、IBM、Intel、NEC、微软以及NorthernTelecom（北方电讯）等公司于1994年11月共同提出的，主要目的就是为了解决接口标准太多的弊端。USB使用一个4针插头作为标准插头，并通过这个标准接头，采用菊花瓣形式把所有外设连接起来，它采用串行方式传输数据，目前最大数据传输率为12Mbps,支持多数据流和多个设备并行操作，允许外设热插拔。

目前USB接口虽然只发展了2代（USB1.0/1.1，USB2.0），但是USB综合了一个多平台标准的所有优点--包括降低成本，增加兼容性，可连接大量的外部设备，融合先进的功能和品质。使其逐步成为PC接口标准，进入了高速发展期。

那么对于使用Linux系统，正确支持和配置常见的USB设备，就是其使用必不可少的关键一步。

SCSI 设备

SCSI是有别于IDE的一个计算机标准接口。现在大部分平板式扫描仪、CD-R刻录机、MO光磁盘机等渐渐趋向使用SCSI接口，加之SCSI又能提供一个高速传送通道，所以，接触到SCSI设备的用户会越来越多。Linux支持很多种的SCSI设备，例如：SCSI硬盘、SCSI光驱、SCSI磁带机。更重要的是，Linux提供了IDE设备对SCSI的模拟（ide-scsi.o模块），我们通常会就把IDE光驱模拟为SCSI光驱进行访问。因为在Linux中很多软件都只能操作SCSI光驱。例如大多数刻录软件、一些媒体播放软件。通常我们的USB存储设备，也模拟为SCSI硬盘而进行访问。

配置USB设备

内核中配置.

要 启用 Linux USB 支持，首先进入"USBsupport"节并启用"Support forUSB"选项（对应模块为usbcore.o）。尽管这个步骤相当直观明了，但接下来的Linux USB设置步骤则会让人感到糊涂。特别地，现在需要选择用于系统的正确USB 主控制器驱动程序。选项是"EHCI"（对应模块为ehci-hcd.o）、"UHCI"（对应模块为usb-uhci.o）、"UHCI (alternatedriver)"和"OHCI"（对应模块为usb-ohci.o）。这是许多人对 Linux 的 USB开始感到困惑的地方。

要理解"EHCI"及其同类是什么，首先要知道每块支持插入USB 设备的主板或 PCI 卡都需要有 USB主控制器芯片组。这个特别的芯片组与插入系统的USB 设备进行相互操作，并负责处理允许 USB设备与系统其它部分通信所必需的所有低层次细节。

Linux USB 驱动程序有三种不同的 USB主控制器选项是因为在主板和 PCI卡上有三种不同类型的 USB芯片。"EHCI"驱动程序设计成为实现新的高速 USB 2.0协议的芯片提供支持。"OHCI"驱动程序用来为非 PC系统上的（以及带有 SiS 和 ALi 芯片组的 PC主板上的）USB芯片提供支持。"UHCI"驱动程序用来为大多数其它 PC主板（包括 Intel 和 Via）上的 USB实现提供支持。只需选择与希望启用的 USB支持的类型对应的"?HCI"驱动程序即可。如有疑惑，为保险起见，可以启用"EHCI"、"UHCI"（两者中任选一种，它们之间没有明显的区别）和"OHCI"。（赵明注：根据文档，EHCI已经包含了UHCI和OHCI，但目前就我个人的测试，单独加EHCI是不行的，通常我的做法是根据主板类型加载UHCI或OHCI后，再加载EHCI这样才可以支持USB2.0设备）。

启 用了"USB support"和适当的"?HCI"USB主控制器驱动程序后，使 USB启动并运行只需再进行几个步骤。应该启用"PreliminaryUSB device filesystem"，然后确保启用所有特定于将与Linux 一起使用的实际 USB外围设备的驱动程序。例如，为了启用对 USB游戏控制器的支持，我启用了"USB Human Interface Device(full HID) support"。我还启用了主"Input core support"节下的"Input core support"和"Joystick support"。

一旦用新的已启用 USB的内核重新引导后，若/proc/bus/usb下没有相应USB设备信息，应输入以下命令将USB 设备文件系统手动挂装到 /proc/bus/usb：

# mount -t usbdevfs none /proc/bus/usb

为了在系统引导时自动挂装 USB设备文件系统，请将下面一行添加到 /etc/fstab 中的/proc 挂装行之后：

none /proc/bus/usb usbdevfs defaults 0 0模块的配置方法.

在很多时候，我们的USB设备驱动并不包含在内核中。其实我们只要根据它所需要使用的模块，逐一加载。就可以使它启作用。

首先要确保在内核编译时以模块方式选择了相应支持。这样我们就应该可以在/lib/modules/2.4.XX目录看到相应.o文件。在加载模块时，我们只需要运行modprobexxx.o就可以了（modprobe主要加载系统已经通过depmod登记过的模块，insmod一般是针对具体.o文件进行加载）

对应USB设备下面一些模块是关键的。

usbcore.o 要支持usb所需要的最基础模块 usb-uhci.o（已经提过） usb-ohci.o （已经提过） uhci.o另一个uhci驱动程序，我也不知道有什么用，一般不要加载，会死机的ehci-hcd.o （已经提过 usb2.0） hid.oUSB人机界面设备，像鼠标呀、键盘呀都需要usb-storage.o USB存储设备，U盘等用到

相关模块

ide-disk.o IDE硬盘 ide-scsi.o 把IDE设备模拟SCSI接口scsi_mod.o SCSI支持

注意kernel config其中一项：

Probe all LUNs on each SCSI device

最好选上，要不某些同时支持多个口的读卡器只能显示一个。若模块方式就要带参数安装或提前在/etc/modules.conf中加入以下项，来支持多个LUN。

add options scsi_mod max_scsi_luns=9 sd_mod.o SCSI硬盘 sr_mod.oSCSI光盘 sg.oSCSI通用支持（在某些探测U盘、SCSI探测中会用到）

常见USB设备及其配置

在Linux2.4的内核中已经支持不下20种设备。它支持几乎所有的通用设备如键盘、鼠标、modem、打印机等，并不断地添加厂商新的设备象数码相机、MP3、网卡等。下面就是几个最常见设备的介绍和使用方法：

USB鼠标：

键盘和鼠标属于低速的输入设备，对于已经为用户认可的PS/2接口，USB键盘和USB鼠标似乎并没有太多更优越的地方。现在的大部分鼠标采用了PS/2接口，不过USB接口的鼠标也越来越多，两者相比，各有优势：一般来说，USB的鼠标接口的带宽大于PS/2鼠标，也就是说在同样的时间内，USB鼠标扫描次数就要多于PS/2鼠标，这样在定位上USB鼠标就更为精确；同时USB接口鼠标的默认采样率也比较高，达到125HZ，而PS/2接口的鼠标仅有40HZ（Windows 9x/Me）或是60HZ（Windows NT/2000）。

对于USB设备你当然必须先插入相应的USB控制器模块：usb-uhci.o或usb-ohci.o

modprobe usb-uhciUSB鼠标为了使其正常工作，您必须先插入模块usbmouse.o和mousedev.omodprobe usbmouse
modprobe mousedev 若你把HID input layer支持和input core支持也作为模块方式安装，那么启动hid模块和input模块也是必要的。modprobe hid
modprobe input USB键盘：

一般的，我们现在使用的键盘大多是PS/2的，USB键盘还比较少见，但是下来的发展，键盘将向USB接口靠拢。使用USB键盘基本上没有太多的要求，只需在主板的BIOS设定对USB键盘的支持，就可以在各系统中完全无障碍的使用，而且更可以真正做到在即插即用和热插拔使用,并能提供两个USB连接埠：让您可以轻易地直接将具有USB接头的装置接在您的键盘上，而非计算机的后面。

同样你当然必须先插入相应的USB控制器模块：usb-uhci.o或usb-ohci.o

modprobe usb-uhci然后您还必须插入键盘模块usbkbd.o，以及keybdev.o，这样usb键盘才能够正常工作。此时，运行的系统命令：modprobe usbkbd
modprobe keybdev 同样若你把HID input layer支持和input core支持也作为模块方式安装，那么启动hid模块和input模块也是必要的。

U盘和USB读卡器：

数码存储设备现在对我们来说已经是相当普遍的了。CF卡、SD卡、MemoryStick等存储卡已经遍及我们的身边，通常，他们的读卡器都是USB接口的。另外，很多MP3、数码相机也都是USB接口和计算机进行数据传递。更我们的U盘、USB硬盘，作为移动存储设备，已经成为我们的必须装备。

在Linux下这些设备通常都是以一种叫做usb-storage的方式进行驱动。要使用他们必须加载此模块

modprobe usb-storage

当然，usbcore.o和usb-uhci.o或usb-ohci也肯定是不可缺少的。另外，若你系统中SCSI支持也是模块方式，那么下面的模块也要加载

modprobe scsi_mod
modprobe sd_mod

在加载完这些模块后，我们插入U盘或存储卡，就会发现系统中多了一个SCSI硬盘，通过正确地mount它，就可以使用了（SCSI硬盘一般为/dev/sd?，可参照文章后面的常见问题解答）。

mount /dev/sda1 /mntLinux支持的其他USB设备。MODEM--（比较常见）
网络设备
摄像头--（比较常见）例如ov511.o
联机线--可以让你的两台电脑用USB线实现网络功能。usbnet.o
显示器--（我没见过）
游戏杆
电视盒--（比较常见）
手写板--（比较常见）
扫描仪--（比较常见）
刻录机--（比较常见）
打印机--（比较常见）

注意：上面所说的每个驱动模块，并不是都要手动加载，有很多系统会在启动或你的应用需要时自动加载的，写明这些模块，是便于你在不能够使用USB设备时，可以自行检查。只要用lsmod确保以上模块已经被系统加载，你的设备就应该可以正常工作了。当然注意有些模块已经以内核方式在kernel启动时存在了（这些模块文件在/lib/modules/2.4.XX中是找不到的）。

最常遇见的USB问题
  1. 有USB设备的系统安装完redhat7.3启动死机问题

    有 USB设备，当你刚装完redhat7.3第一次启动时，总会死掉。主要原因是Linux在安装时探测到有usb-uhci和ehci-hcd两个控制器，但在启动时，加载完usb-uhci再加载ehci-hcd就会有冲突。分析认为redhat7.3系统内核在支持USB2.0标准上存在问题。在其他版本的Linux中均不存在此问题。

    解决办法：在lilo或grub启动时用命令行传递参数init=/sbin/init。这样在启动后就不运行其他服务而直接启动shell。然后运行
    mount -o remount,rw / 使/可写，init直接启动的系统默认只mount /为只读
    然后vi /etc/modules.config文件
    删除alias usb-controller1ehci-hcd一行。或前面加#注释掉
    然后mount -o remount,ro / 使/只读，避免直接关机破坏文件系统
    然后就可以按Ctrl-Alt-Delete直接重启了
    或许，你有更简单的办法：换USB键盘和鼠标为PS2接口，启动后修改/etc/modules.config文件。

  2. 我们已经知道U盘在Linux中会模拟为SCSI设备去访问，可怎么知道它对应那个SCSI设备呢？

    方法1：推测。通常你第一次插入一个SCSI设备，它就是sda，第二个就是sdb以此类推。你启动Linux插入一个U盘，就试试sda，换了一个就可能是sdb。这里注意两个特例：1）你用的是联想U盘，它可能存在两个设备区（一个用于加密或启动电脑），这样就可能一次用掉两个sda、sdb，换个U盘就是sdc、sdd。2）联想数码电脑中，可能已经有了六合一读卡器。它同样也是USB存储设备。它会占掉一个或两个SCSI设备号。

    方法2：看信息。其实，只要你提前把usb-storage.o、scsi_mod.o、sd_mod.o模块加载（直接在kernel中也可以）了，在你插入和拔出U盘时，系统会自动打出信息如下：

    SCSI device sda: 60928 512-byte hdwr sectors ( 31 MB )
    sda: Write Protect is on

    根据此信息，你就知道它在sda上了。当然，可能你的系统信息级别比较高，上述信息可能没有打出，这时候你只要tail/var/log/messages就可以看到了。

    方法3：同样，cat/proc/partitions也可以看到分区信息，其中sd?就是U盘所对应的了。若根本没有sd设备，就要检查你的SCSI模块和usb-storage模块是否正确加载了。

  3. 在使用U盘或存储卡时，我该mount/dev/sda还是/dev/sda1呢？

    这是一个历史遗留问题。存储卡最初尺寸很小，很多厂商在使用时，就直接使用存储，不含有分区表信息。而随着存储卡尺寸的不断扩大，它也就引入了类似硬盘分区的概念。例如/dev/hda你可以分成主分区hda1、hda2扩展分区hda3，然后把扩展分区hda3又分为逻辑分区hda5、hda6、hda7等。这样，通常的U盘就被分成一个分区sda1，类似把硬盘整个分区分成一个主分区hda1。实际上，我们完全可以通过fdisk/dev/sda对存储卡进行完全类似硬盘的分区方式分成sda1、sda2甚至逻辑分区sda5、sda6。实际上，对USB硬盘目前你的确需要这样，因为它通常都是多少G的容量。而且通常，它里面就是笔记本硬盘。

    一个好玩的问题。你在Linux下用 fdisk /dev/sda对U盘进行了多分区，这时候到windows下，你会发现怎么找，怎么格式化，U盘都只能找到第一个分区大小尺寸，而且使用看不出任何问题。这主要是windows驱动对U盘都只支持一个分区的缘故。你是不是可以利用它来进行一些文件的隐藏和保护？你是不是可以和某些人没玩过Linux的人开些玩笑：你的U盘容量变小了J。

    现在较多的数码设备也和windows一样，是把所有U盘容量分为一个，所以在对待U盘的时候，通常你mount的是sda1。但对于某些特殊的数码设备格式化的U盘或存储卡（目前我发现的是一款联想的支持模拟USB软盘的U盘和我的一个数码相机），你就要mount/dev/sda。因为它根本就没分区表（若mount/dev/sda1通常的效果是死掉）。其实，这些信息，只要你注意了/proc/partitions文件，都应该注意到的。

  4. 每次插入U盘，都要寻找对应设备文件名，都要手动mount，我能不能做到象windows那样插入就可以使用呢。

    当然可以，不过你需要做一些工作。我这里只提供一些信息帮助你去尝试完成设置：Linux内核提供了一种叫hotplug支持的东西，它可以让你系统在PCI设备、USB等设备插拔时做一些事情。而automount功能可以使你的软驱、光盘等设备的分区自动挂载和自动卸载。你甚至可以在KDE桌面中创建相应的图标，方便你操作。具体设置方法就要你自己去尝试了。反正我使用Linux已经麻木了，不就是敲一行命令嘛。

    USB骨架程序（usb-skeleton），是USB驱动程序的基础，通过对它源码的学习和理解，可以使我们迅速地了解USB驱动架构，迅速地开发我们自己的USB硬件的驱动。
    USB驱动开发

    在掌握了USB设备的配置后，对于程序员，我们就可以尝试进行一些简单的USB驱动的修改和开发了。这一段落，我们会讲解一个最基础USB框架的基础上，做两个小的USB驱动的例子。

    USB骨架

    在Linuxkernel源码目录中driver/usb/usb-skeleton.c为我们提供了一个最基础的USB驱动程序。我们称为USB骨架。通过它我们仅需要修改极少的部分，就可以完成一个USB设备的驱动。我们的USB驱动开发也是从她开始的。

    那些linux下不支持的USB设备几乎都是生产厂商特定的产品。如果生产厂商在他们的产品中使用自己定义的协议，他们就需要为此设备创建特定的驱动程序。当然我们知道，有些生产厂商公开他们的USB协议，并帮助Linux驱动程序的开发，然而有些生产厂商却根本不公开他们的USB协议。因为每一个不同的协议都会产生一个新的驱动程序，所以就有了这个通用的USB驱动骨架程序，它是以pci 骨架为模板的。

    如果你准备写一个linux驱动程序，首先要熟悉USB协议规范。USB主页上有它的帮助。一些比较典型的驱动可以在上面发现，同时还介绍了USBurbs的概念，而这个是usb驱动程序中最基本的。

    Linux USB 驱动程序需要做的第一件事情就是在LinuxUSB子系统里注册，并提供一些相关信息，例如这个驱动程序支持那种设备，当被支持的设备从系统插入或拔出时，会有哪些动作。所有这些信息都传送到USB子系统中，在usb骨架驱动程序中是这样来表示的：

    static struct usb_driver skel_driver = {
    name: "skeleton",
    probe: skel_probe,
    disconnect: skel_disconnect,
    fops: &skel_fops,
    minor: USB_SKEL_MINOR_BASE,
    id_table: skel_table,
    };变量name是一个字符串，它对驱动程序进行描述。probe和disconnect 是函数指针，当设备与在id_table中变量信息匹配时，此函数被调用。

    fops和minor变量是可选的。大多usb驱动程序钩住另外一个驱动系统，例如SCSI，网络或者tty子系统。这些驱动程序在其他驱动系统中注册，同时任何用户空间的交互操作通过那些接口提供，比如我们把SCSI设备驱动作为我们USB驱动所钩住的另外一个驱动系统，那么我们此USB设备的read、write等操作，就相应按SCSI设备的read、write函数进行访问。但是对于扫描仪等驱动程序来说，并没有一个匹配的驱动系统可以使用，那我们就要自己处理与用户空间的read、write等交互函数。Usb子系统提供一种方法去注册一个次设备号和file_operations函数指针，这样就可以与用户空间实现方便地交互。

    USB骨架程序的关键几点如下：

  5. USB驱动的注册和注销

    Usb驱动程序在注册时会发送一个命令给usb_register，通常在驱动程序的初始化函数里。

    当要从系统卸载驱动程序时，需要注销usb子系统。即需要usb_unregister函数处理：

    static void __exit usb_skel_exit(void)
    {

    usb_deregister(&skel_driver);
    }
    module_exit(usb_skel_exit);当usb设备插入时，为了使linux-hotplug（Linux中PCI、USB等设备热插拔支持）系统自动装载驱动程序，你需要创建一个MODULE_DEVICE_TABLE。代码如下（这个模块仅支持某一特定设备）：
    static struct usb_device_id skel_table [] = {
    { USB_DEVICE(USB_SKEL_VENDOR_ID,
    USB_SKEL_PRODUCT_ID) },
    { }
    };
    MODULE_DEVICE_TABLE (usb, skel_table);USB_DEVICE宏利用厂商ID和产品ID为我们提供了一个设备的唯一标识。当系统插入一个ID匹配的USB设备到USB总线时，驱动会在USBcore中注册。驱动程序中probe函数也就会被调用。usb_device结构指针、接口号和接口ID都会被传递到函数中。static void * skel_probe(struct usb_device *dev,
    unsigned int ifnum, const struct usb_device_id *id)驱动程序需要确认插入的设备是否可以被接受，如果不接受，或者在初始化的过程中发生任何错误，probe函数返回一个NULL值。否则返回一个含有设备驱动程序状态的指针。通过这个指针，就可以访问所有结构中的回调函数。

    在骨架驱动程序里，最后一点是我们要注册devfs。我们创建一个缓冲用来保存那些被发送给usb设备的数据和那些从设备上接受的数据，同时USBurb被初始化，并且我们在devfs子系统中注册设备，允许devfs用户访问我们的设备。注册过程如下：


    sprintf(name, "skel%d", skel->minor);
    skel->devfs = devfs_register
    (usb_devfs_handle, name,
    DEVFS_FL_DEFAULT, USB_MAJOR,
    USB_SKEL_MINOR_BASE + skel->minor,
    S_IFCHR | S_IRUSR | S_IWUSR |
    S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH,
    &skel_fops, NULL);如果devfs_register函数失败，不用担心，devfs子系统会将此情况报告给用户。

    当然最后，如果设备从usb总线拔掉，设备指针会调用disconnect函数。驱动程序就需要清除那些被分配了的所有私有数据、关闭urbs，并且从devfs上注销调自己。


    devfs_unregister(skel->devfs);

    现在，skeleton驱动就已经和设备绑定上了，任何用户态程序要操作此设备都可以通过file_operations结构所定义的函数进行了。首先，我们要open此设备。在open函数中MODULE_INC_USE_COUNT宏是一个关键，它的作用是起到一个计数的作用，有一个用户态程序打开一个设备，计数器就加一，例如，我们以模块方式加入一个驱动，若计数器不为零，就说明仍然有用户程序在使用此驱动，这时候，你就不能通过rmmod命令卸载驱动模块了。


    MOD_INC_USE_COUNT;
    ++skel->open_count;

    file->private_data = skel;当open完设备后，read、write函数就可以收、发数据了。
  6. skel的write、和read函数

    他们是完成驱动对读写等操作的响应。

    在 skel_write中，一个FILL_BULK_URB函数，就完成了urb系统callbak和我们自己的skel_write_bulk_callback之间的联系。注意skel_write_bulk_callback是中断方式，所以要注意时间不能太久，本程序中它就只是报告一些urb的状态等。

    read 函数与write函数稍有不同在于：程序并没有用urb将数据从设备传送到驱动程序，而是我们用usb_bulk_msg函数代替，这个函数能够不需要创建urbs和操作urb函数的情况下，来发送数据给设备，或者从设备来接收数据。我们调用usb_bulk_msg函数并传提一个存储空间，用来缓冲和放置驱动收到的数据，若没有收到数据，就失败并返回一个错误信息。

  7. usb_bulk_msg函数

    当对usb设备进行一次读或者写时，usb_bulk_msg函数是非常有用的; 然而,当你需要连续地对设备进行读/写时，建议你建立一个自己的urbs，同时将urbs提交给usb子系统。

  8. skel_disconnect函数

    当我们释放设备文件句柄时，这个函数会被调用。MOD_DEC_USE_COUNT宏会被用到（和MOD_INC_USE_COUNT刚好对应，它减少一个计数器），首先确认当前是否有其它的程序正在访问这个设备，如果是最后一个用户在使用，我们可以关闭任何正在发生的写，操作如下：


    --skel->open_count;
    if (skel->open_count <= 0) {

    usb_unlink_urb (skel->write_urb);
    skel->open_count = 0;
    }

    MOD_DEC_USE_COUNT; 最困难的是，usb设备可以在任何时间点从系统中取走，即使程序目前正在访问它。usb驱动程序必须要能够很好地处理解决此问题，它需要能够切断任何当前的读写，同时通知用户空间程序：usb设备已经被取走。

    如果程序有一个打开的设备句柄，在当前结构里，我们只要把它赋值为空，就像它已经消失了。对于每一次设备读写等其它函数操作，我们都要检查usb_device结构是否存在。如果不存在，就表明设备已经消失，并返回一个-ENODEV错误给用户程序。当最终我们调用release函数时，在没有文件打开这个设备时，无论usb_device结构是否存在、它都会清空skel_disconnect函数所作工作。

    Usb骨架驱动程序，提供足够的例子来帮助初始人员在最短的时间里开发一个驱动程序。更多信息你可以到linuxusb开发新闻组去寻找。

U盘、USB读卡器、MP3、数码相机驱动

对于一款windows下用的很爽的U盘、USB读卡器、MP3或数码相机，可能Linux下却不能支持。怎么办？其实不用伤心，也许经过一点点的工作，你就可以很方便地使用它了。通常是此U盘、USB读卡器、MP3或数码相机在WindowsXP中不需要厂商专门的驱动就可以识别为移动存储设备，这样的设备才能保证成功，其他的就看你的运气了。

USB存储设备，他们的read、write等操作都是通过上章节中提到的钩子，把自己的操作钩到SCSI设备上去的。我们就不需要对其进行具体的数据读写处理了。

第一步：我们通过cat/proc/bus/usb/devices得到当前系统探测到的USB总线上的设备信息。它包括Vendor、ProdID、Product等。下面是我买的一款杂牌CF卡读卡器插入后的信息片断：

T: Bus=01 Lev=01 Prnt=01 Port=01 Cnt=02 Dev#= 5 Spd=12 MxCh=0
D: Ver= 1.10 Cls=00(>ifc ) Sub=00 Prot=00 MxPS=8#Cfgs= 1
P: Vendor=07c4 ProdID=a400 Rev= 1.13
S: Manufacturer=USB
S: Product=Mass Storage
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=80 MxPwr=70mA
I: If#= 0 Alt= 0 #EPs= 2 Cls=08(vend.) Sub=06 Prot=50Driver=usb-storage
E: Ad=81(I) Atr=02(Bulk) MxPS= 64 Ivl= 0ms
E: Ad=02(O) Atr=02(Bulk) MxPS= 64 Ivl= 0ms其中，我们最关心的是Vendor=07c4ProdID=a400和Manufacturer=USB（果然是杂牌，厂商名都看不到）Product=Mass Storage。

对于这些移动存储设备，我们知道Linux下都是通过usb-storage.o驱动模拟成scsi设备去支持的，之所以不支持，通常是usb-storage驱动未包括此厂商识别和产品识别信息（在类似skel_probe的USB最初探测时被屏蔽了）。对于USB存储设备的硬件访问部分，通常是一致的。所以我们要支持它，仅需要修改usb-storage中关于厂商识别和产品识别列表部分。

第二部，打开drivers/usb/storage/unusual_devs.h文件，我们可以看到所有已知的产品登记表，都是以UNUSUAL_DEV（idVendor, idProduct, bcdDeviceMin, bcdDeviceMax,vendor_name, product_name, use_protocol, use_transport,init_function,Flags）方式登记的。其中相应的涵义，你就可以根据命名来判断了。所以只要我们如下填入我们自己的注册，就可以让usb-storage驱动去认识和发现它。

UNUSUAL_DEV(07c4, a400, 0x0000, 0xffff,
" USB ", " Mass Storage ",
US_SC_SCSI, US_PR_BULK, NULL,
US_FL_FIX_INQUIRY | US_FL_START_STOP |US_FL_MODE_XLATE )注意：添加以上几句的位置，一定要正确。比较发现，usb-storage驱动对所有注册都是按idVendor,idProduct数值从小到大排列的。我们也要放在相应位置。

最后，填入以上信息，我们就可以重新编译生成内核或usb-storage.o模块。这时候插入我们的设备就可以跟其他U盘一样作为SCSI设备去访问了。

键盘飞梭支持

目前很多键盘都有飞梭和手写板，下面我们就尝试为一款键盘飞梭加入一个驱动。在通常情况，当我们插入USB接口键盘时，在/proc/bus/usb/devices会看到多个USB设备。比如：你的USB键盘上的飞梭会是一个，你的手写板会是一个，若是你的USB键盘有USB扩展连接埠，也会看到。

下面是具体看到的信息

T: Bus=02 Lev=00 Prnt=00 Port=00 Cnt=00 Dev#= 1 Spd=12 MxCh=2
B: Alloc= 11/900 us ( 1%), #Int= 1, #Iso= 0
D: Ver= 1.00 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00 MxPS= 8 #Cfgs= 1
P: Vendor=0000 ProdID=0000 Rev= 0.00
S: Product=USB UHCI Root Hub
S: SerialNumber=d800
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=40 MxPwr= 0mA
I: If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00Driver=hub
E: Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS= 8 Ivl=255ms
T: Bus=02 Lev=01 Prnt=01 Port=01 Cnt=01 Dev#= 3 Spd=12 MxCh=3
D: Ver= 1.10 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00 MxPS= 8 #Cfgs= 1
P: Vendor=07e4 ProdID=9473 Rev= 0.02
S: Manufacturer=ALCOR
S: Product=Movado USB Keyboard
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=e0 MxPwr=100mA
I: If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00Driver=hub
E: Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS= 1 Ivl=255ms

找到相应的信息后就可开始工作了。实际上，飞梭的定义和键盘键码通常是一样的，所以我们参照drivers/usb/usbkbd..c代码进行一些改动就可以了。因为没能拿到相应的硬件USB协议，我无从知道飞梭在按下时通讯协议众到底发什么，我只能把它的信息打出来进行分析。幸好，它比较简单，在下面代码的usb_kbd_irq函数中if(kbd->new[0] ==(char)0x01)和if(((kbd->new[1]>>4)&0x0f)!=0x7)就是判断飞梭左旋。usb_kbd_irq函数就是键盘中断响应函数。他的挂接，就是在usb_kbd_probe函数中

FILL_INT_URB(&kbd->irq, dev, pipe,kbd->new, maxp > 8 ? 8 : maxp,
usb_kbd_irq, kbd, endpoint->bInterval);
一句中实现。

从usb骨架中我们知道，usb_kbd_probe函数就是在USB设备被系统发现是运行的。其他部分就都不是关键了。你可以根据具体的探测值（Vendor=07e4ProdID=9473等）进行一些修改就可以了。值得一提的是，在键盘中断中，我们的做法是收到USB飞梭消息后，把它模拟成左方向键和右方向键，在这里，就看你想怎么去响应它了。当然你也可以响应模拟成F14、F15等扩展键码。

在了解了此基本的驱动后，对于一个你已经拿到通讯协议的键盘所带手写板，你就应该能进行相应驱动的开发了吧。

使用此驱动要注意的问题：在加载此驱动时你必须先把hid设备卸载，加载完usbhkey.o模块后再加载hid.o。因为若hid存在，它的probe会屏蔽系统去利用我们的驱动发现我们的设备。其实，飞梭本来就是一个hid设备，正确的方法，或许你应该修改hid的probe函数，然后把我们的驱动融入其中。

附录1：键盘飞梭驱动

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/usb.h>
#include <linux/kbd_ll.h>

#define DRIVER_VERSION ""
#define DRIVER_AUTHOR "TGE HOTKEY "
#define DRIVER_DESC "USB HID Tge hotkey driver"
#define USB_HOTKEY_VENDOR_ID 0x07e4
#define USB_HOTKEY_PRODUCT_ID 0x9473
//厂商和产品ID信息就是/proc/bus/usb/devices中看到的值
MODULE_AUTHOR( DRIVER_AUTHOR );
MODULE_DESCRIPTION( DRIVER_DESC );
struct usb_kbd {
struct input_dev dev;
struct usb_device *usbdev;
unsigned char new[8];
unsigned char old[8];
struct urb irq, led;
// devrequest dr;
//这一行和下一行的区别在于kernel2.4.20版本对usb_kbd键盘结构定义发生了变化
struct usb_ctrlrequest dr;
unsigned char leds, newleds;
char name[128];
int open;
};
//此结构来自内核中drivers/usb/usbkbd..c
static void usb_kbd_irq(struct urb *urb)
{
struct usb_kbd *kbd = urb->context;
int *new;
new = (int *) kbd->new;
if(kbd->new[0] == (char)0x01)
{
if(((kbd->new[1]>>4)&0x0f)!=0x7)
{
handle_scancode(0xe0,1);
handle_scancode(0x4b,1);
handle_scancode(0xe0,0);
handle_scancode(0x4b,0);
}
else
{
handle_scancode(0xe0,1);
handle_scancode(0x4d,1);
handle_scancode(0xe0,0);
handle_scancode(0x4d,0);
}
}


printk("new=%x %x %x %x %x %x %x %x",
kbd->new[0],kbd->new[1],kbd->new[2],kbd->new[3],
kbd->new[4],kbd->new[5],kbd->new[6],kbd->new[7]);
}
static void *usb_kbd_probe(struct usb_device *dev, unsigned intifnum,
const struct usb_device_id *id)
{
struct usb_interface *iface;
struct usb_interface_descriptor *interface;
struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;
struct usb_kbd *kbd;
int pipe, maxp;

iface =&dev->actconfig->interface[ifnum];
interface =&iface->altsetting[iface->act_altsetting];

if ((dev->descriptor.idVendor !=USB_HOTKEY_VENDOR_ID) ||
(dev->descriptor.idProduct != USB_HOTKEY_PRODUCT_ID)||
(ifnum != 1))
{
return NULL;
}
if (dev->actconfig->bNumInterfaces !=2)
{
return NULL;
}
if (interface->bNumEndpoints != 1)
return NULL;

endpoint = interface->endpoint + 0;
pipe = usb_rcvintpipe(dev,endpoint->bEndpointAddress);
maxp = usb_maxpacket(dev, pipe, usb_pipeout(pipe));
usb_set_protocol(dev, interface->bInterfaceNumber,0);
usb_set_idle(dev, interface->bInterfaceNumber, 0,0);
printk(KERN_INFO "GUO: Vid = %.4x, Pid = %.4x, Device = %.2x, ifnum= %.2x, bufCount = %.8x\\n",
dev->descriptor.idVendor,dev->descriptor.idProduct,dev->descriptor.bcdDevice,ifnum, maxp);

if (!(kbd = kmalloc(sizeof(struct usb_kbd), GFP_KERNEL))) returnNULL;

memset(kbd, 0, sizeof(struct usb_kbd));
kbd->usbdev = dev;
FILL_INT_URB(&kbd->irq, dev, pipe,kbd->new, maxp > 8 ? 8 : maxp,
usb_kbd_irq, kbd, endpoint->bInterval);
kbd->irq.dev = kbd->usbdev;

if (dev->descriptor.iManufacturer)
usb_string(dev, dev->descriptor.iManufacturer,kbd->name, 63);
if (usb_submit_urb(&kbd->irq))
{
kfree(kbd);
return NULL;
}

printk(KERN_INFO "input%d: %s on usb%d:%d.%d\\n",
kbd->dev.number, kbd->name,dev->bus->busnum,dev->devnum, ifnum);
return kbd;
}

static void usb_kbd_disconnect(struct usb_device *dev, void*ptr)
{
struct usb_kbd *kbd = ptr;
usb_unlink_urb(&kbd->irq);
kfree(kbd);
}

static struct usb_device_id usb_kbd_id_table [] = {
{ USB_DEVICE(USB_HOTKEY_VENDOR_ID, USB_HOTKEY_PRODUCT_ID) },
{ }
};

MODULE_DEVICE_TABLE (usb, usb_kbd_id_table);
static struct usb_driver usb_kbd_driver = {
name: "Hotkey",
probe: usb_kbd_probe,
disconnect: usb_kbd_disconnect,
id_table: usb_kbd_id_table,
NULL,
};

static int __init usb_kbd_init(void)
{
usb_register(&usb_kbd_driver);
info(DRIVER_VERSION ":" DRIVER_DESC);
return 0;
}

static void __exit usb_kbd_exit(void)
{
usb_deregister(&usb_kbd_driver);
}
module_init(usb_kbd_init);
module_exit(usb_kbd_exit);


关于作者

Linux下的硬件驱动——USB设备（转）…Linux下的硬件驱动——USB设备（转）…

赵明，联想软件设计中心嵌入式研发处系统设计工程师，一直致力于WinCE、WinXPE、Linux等嵌入式系统研究。您可以通过与他联系。
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