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USB设备模型建立流程概览

USB设备模型建立流程概览

USB设备模型建立流程概览
S3c2440处理器中集成有USB控制器,该主控制器作为平台设备s3c_device_usb添加到内核,该设备与驱动ohci_hcd_s3c2410_driver匹配后调用函数usb_hcd_s3c2410_probe。在函数usb_hcd_s3c2410_probe中获取硬件资源,为USB主控制器结构体usb_hcd分配内存,调用函数usb_add_hcd填充usb_hcd。一个主控制器对应一条USB总线,在函数usb_add_hcd中将该总线注册到内核usb_register_bus(&hcd->self)。一个主控制器绑定了一个root_hub。Root_hub,hub,插到hub端口上的设备都是 usb_device。因此在函数usb_add_hcd中为root_hub的usb_device分配了存储空间usb_alloc_dev。为了初始化root_hub的usb_device并把它注册到内核又调用了函数register_root_hub。无论是root_hub,hub,还是插到hub端口上的设备都是usb_device,所以都有设备描述符,在函数register_root_hub中调用函数 usb_get_device_descriptor获取了root_hub设备的设备描述符。一个新设备需要先进行相应的配置然后再加入内核,为完成这项工作在函数register_root_hub又调用了usb_new_device
  每个USB设备有一种或多种配置;每种配置有一个或多个接口;一个接口有一种或多种设置;一种设置有一个或多个端点。为了对配置,接口,端点进行描述,每一个USB设备都有配置描述符,接口描述符,端点描述符。为了获取并解析这些描述符在函数usb_new_device中调用了函数usb_configure_device。然后将该设备添加到内核device_add(&udev->dev)。每个USB设备都有一个控制端点。它通常用于配置设备,获取设备信息,发送命令到设备,或者获取设备的状态报告。在设备建立的过程中需要用到它,要让它工作得先把它添加到内核,为此在函数usb_new_device中调用了函数usb_create_ep_devs。

所有USB设备所属的总线类型为usb_bus_type 设备类型为usb_device_type。当一个USB设备添加到总线上时都会去寻找它对应的驱动,为此内核创建了一个能匹配所有USB设备的驱动usb_generic_driver。当有usb_device添加到内核都会与驱动usb_generic_driver相匹配并调用函数generic_probe。在函数generic_probe中会调用函数usb_choose_configuration为设备选择一个合理的配置,到此就可以用选定配置下的所有描述符进行设备配置了。函数usb_set_configuration即是完成此项功能。在函数usb_set_configuratio中将设备的所有接口都添加到内核device_add(&intf->dev)。这些接口设备的总线类型为usb_bus_type,设备类型为usb_if_device_type。

USB接口也是作为设备添加到了内核,它有它所属的总线usb_bus_type,因此每一个接口都有它对应的驱动。接口又分为HUB的接口和USB设备的接口。

1、如果是HUB的接口:
HUB不同于设备,它除了有设备描述符外还有它独有的HUB描述符。有管理HUB的结构体struct usb_hub。为配置HUB,填充HUB结构体usb_hub内核又创建了HUB驱动hub_driver。一旦有新的HUB插入,驱动hub_driver都会与新HUB的接口相匹配,而后调用函数hub_probe。在函数hub_probe中位HUB结构体分配内存usb_hub,并调用函数hub_configure获取HUB描述符,配置HUB。在函数hub_configure中调用函数get_hub_descriptor获取HUB描述符,对HUB的一些参数进行合理性检测和配置。然后创建了一个URB,将该URB初始化为一个中断URBusb_fill_int_urb(hub->urb, hdev, pipe, *hub->buffer, maxp, hub_irq,hub, endpoint->bInterval);,中断回调函数为hub_irq。该中断URB的作用后面再述。最后调用函数hub_activate激活该HUB。一个HUB可能有多个端口,用于插入USB设备,在函数hub_activate中对该HUB上所有端口的状态进行检测并标记各端口上的变化hub->change_bits。最后提交中断URB,usb_submit_urb(hub->urb, GFP_NOIO),唤醒内核线程kick_khubd(hub)(下面论述)。
到此USB主控制器,root_hub都已添加到内核,整个USB系统都正常的工作了起来,只等着USB设备插入HUB端口。

2 、如果是设备的接口:
一个USB设备可能有多个接口,一个接口代表了一个基本功能,每个USB驱动程序控制一个接口。这个驱动程序的实现即是驱动编写者的主要工作。这个接口设备与相应驱动匹配后调用probe函数,做相应的初始化设备模型建立等工作。。。。。。
到此一个插入HUB的USB设备也就可以正常工作了。

   关于内核线程

   在注册HUB驱动usb_register(&hub_driver)的同时,也创建了一个内核线程
khubd_task = kthread_run(hub_thread, NULL, "khubd")。该线程的工作是,当HUB的端口上有变化时,该线程被唤醒去处理这些变化。在正常情况下该线程是出于睡眠状态的。此时链表hub_event_list上没有待处理的HUB。那么线程何时被唤醒?在HUB被创建时在函数hub_configure中会创建一个中断URB,并在HUB激活的函数hub_activate中提交该HUB。这个URB会定时获取HUB的状态,一旦HUB端口上的状态发生变化,会在URB回调函数hub_irq中标记这一变化hub->event_bits[0] = bits,并调用kick_khubd(hub)将有变化的HUB结构体添加到链表hub_event_list,唤醒内核线程。
这种变化可能是复位,电磁干扰,有设备插入HUB端口或拔下等等。我们想要看到的当然是HUB端口连接的变化。为处理这种变化线程调用函数hub_events。在函数hub_events中调用函数hub_port_status(hub, i,&portstatus, &portchange);来获取端口的状态。对这些变化进行判断,设置变化标志,然后调用函数hub_port_connect_change进行处理。在函数hub_port_connect_change中确定具体的变化类型,并作相应的处理。如果有设备插入HUB端口,为该设备建立设备模型。插入HUB端口的无论是另一个HUB还是一个USB设备在内核中都有一个usb_device结构,都会调用函数usb_alloc_dev为该结构分配存储空间。
调用函数hub_port_init(hub, udev, port1, i)复位该设备,并获取其设备描述符。然后调用函数usb_new_device(udev)获取配置描述符,接口描述符,端点描述符,并将该设备添加到内核。然后是匹配USB设备驱动usb_generic_driver调用 函数generic_probe,配置该USB设备,初始化设备接口添加到内核。接下来是该USB设备每一个接口与其对应驱动的匹配。如果该USB设备是HUB则匹配驱动hub_driver,调用函数hub_probe,建立HUB模型。如果是设备则匹配其相应驱动。对于这些工作上面已有论述。
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