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Linux那些事儿 之 戏说USB(31)设备的生命线(十)
经过了许多事
你是不是觉得累
这样的心情
我曾有过几回
现在的你我想一定
很疲惫
内核代码就象酒
有的苦有的烈
这样的滋味
你我早晚要体会
把那内核当作一场宿醉
明日的代码莫再要装着昨天的伤悲
请与我举起杯
跟内核干杯
跟着设备的生命线走到现在，我算是明白了，什么东西的发展都是越往后越高级越复杂，就好像人一样，从Attached走到Powered只是弹指一挥间，从Powered再到Default虽说要复位一下，也算是三下五除二了，再从Default走到Address简直练吃奶劲儿都使出来了，应该把阿Q拉过来念叨两句“Address？有趣！来了一群鬼佬，叫到，Address，Address，于是就Address了。”再给张小表，看看现在和上次那张表出现的时候有什么变化。
state
| USB_STATE_ADDRESS
| speed
| taken
| ep0
| ep0.urb_list，描述符长度/类型，wMaxPacketSize
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接下来设备的目标当然就是Configured了，My god！又要经过多少事，遇到多少人？如果实在觉得辛苦，可以去穿件绿衣服，因为忍者神龟先生说了：要想生活过得去，背上就得带点绿！
要进入Configured状态，你得去配置设备，当然不能是盲目的去配置，要知道设备是可能有多个配置的，所以你要有选择有目的有步骤有计划的去配置，要做这样一个四有新人，就要先去获得设备的设备描述符，message.c中的usb_get_device_descriptor()就是core里专门干这个的。
842 /*
843 * usb_get_device_descriptor - (re)reads the device descriptor (usbcore)
844 * @dev: the device whose device descriptor is being updated
845 * @size: how much of the descriptor to read
846 * Context: !in_interrupt ()
847 *
848 * Updates the copy of the device descriptor stored in the device structure,
849 * which dedicates space for this purpose.
850 *
851 * Not exported, only for use by the core. If drivers really want to read
852 * the device descriptor directly, they can call usb_get_descriptor() with
853 * type = USB_DT_DEVICE and index = 0.
854 *
855 * This call is synchronous, and may not be used in an interrupt context.
856 *
857 * Returns the number of bytes received on success, or else the status code
858 * returned by the underlying usb_control_msg() call.
859 */
860 int usb_get_device_descriptor(struct usb_device *dev, unsigned int size)
861 {
862 struct usb_device_descriptor *desc;
863 int ret;
864
865 if (size > sizeof(*desc))
866 return -EINVAL;
867 desc = kmalloc(sizeof(*desc), GFP_NOIO);
868 if (!desc)
869 return -ENOMEM;
870
871 ret = usb_get_descriptor(dev, USB_DT_DEVICE, 0, desc, size);
872 if (ret >= 0)
873 memcpy(&dev->descriptor, desc, size);
874 kfree(desc);
875 return ret;
876 }
这个函数比较的精悍，先是准备了一个struct usb_device_descriptor结构体，然后就用它去调用message.c里的usb_get_descriptor()获得设备描述符，获得之后再把得到的描述符复制到设备struct usb_device结构体的descriptor成员里。因此，这个函数成功与否的关键就在usb_get_descriptor()。其实对于写驱动的来说，眼里是只有usb_get_descriptor()没有usb_get_device_descriptor()的，不管你想获得哪种描述符都是要通过usb_get_descriptor()，而usb_get_device_descriptor()是专属内核用的接口。
596 /**
597 * usb_get_descriptor - issues a generic GET_DESCRIPTOR request
598 * @dev: the device whose descriptor is being retrieved
599 * @type: the descriptor type (USB_DT_*)
600 * @index: the number of the descriptor
601 * @buf: where to put the descriptor
602 * @size: how big is "buf"?
603 * Context: !in_interrupt ()
604 *
605 * Gets a USB descriptor. Convenience functions exist to simplify
606 * getting some types of descriptors. Use
607 * usb_get_string() or usb_string() for USB_DT_STRING.
608 * Device (USB_DT_DEVICE) and configuration descriptors (USB_DT_CONFIG)
609 * are part of the device structure.
610 * In addition to a number of USB-standard descriptors, some
611 * devices also use class-specific or vendor-specific descriptors.
612 *
613 * This call is synchronous, and may not be used in an interrupt context.
614 *
615 * Returns the number of bytes received on success, or else the status code
616 * returned by the underlying usb_control_msg() call.
617 */
618 int usb_get_descriptor(struct usb_device *dev, unsigned char type, unsigned char index, void *buf, int size)
619 {
620 int i;
621 int result;
622
623 memset(buf,0,size); // Make sure we parse really received data
624
625 for (i = 0; i < 3; ++i) {
626 /* retry on length 0 or stall; some devices are flakey */
627 result = usb_control_msg(dev, usb_rcvctrlpipe(dev, 0),
628 USB_REQ_GET_DESCRIPTOR, USB_DIR_IN,
629 (type << 8) + index, 0, buf, size,
630 USB_CTRL_GET_TIMEOUT);
631 if (result == 0 || result == -EPIPE)
632 continue;
633 if (result > 1 && ((u8 *)buf)[1] != type) {
634 result = -EPROTO;
635 continue;
636 }
637 break;
638 }
639 return result;
640 }
参数type就是用来区分不同的描述符的，协议里说了，GET_DESCRIPTOR请求主要就是适用于三种描述符，设备描述符，配置描述符和字符串描述符。参数index是要获得的描述符的序号，如果希望得到的这种描述符设备里可以有多个，你需要指定获得其中的哪个，比如配置描述符就可以有多个，不过对于设备描述符来说，是只有一个的，所以这里的index应该为0。参数buf和size就是描述你用来放置获得的描述符的缓冲区的。
这个函数的内容挺单调的，主要就是调用了一个usb_control_msg()，你如果到现在还觉得usb_control_msg()只是个熟悉的陌生人，那俺也就太失败了。这里要说的第一个问题是它的一堆参数，这就需要认真了解一下spec 9.4.3里的这张表
GET_DESCRIPTOR请求的数据传输方向很明显是device-to-host的，而且还是协议里规定所有设备都要支持的标准请求，也不是针对端点或者接口什么的，而是针对设备的，所以bRequestType只能为0x80，就是上面表里的10000000B，也等于628行的USB_DIR_IN。wValue的高位字节表示描述符的类型，低位字节表示描述符的序号，所以就有629行的(type << 8) + index。wIndex对于字符串描述符应该设置为使用语言的ID，对于其它的描述符应该设置为0，所以也有了629行中间的那个0。至于wLength，就是描述符的长度，对于设备描述符，一般来说你都会指定为USB_DT_DEVICE_SIZE吧。
USB_CTRL_GET_TIMEOUT是定义在include/linux/usb.h里的一个宏，值为5000，表示有5s的超时时间。
1324 /*
1325 * timeouts, in milliseconds, used for sending/receiving control messages
1326 * they typically complete within a few frames (msec) after they're issued
1327 * USB identifies 5 second timeouts, maybe more in a few cases, and a few
1328 * slow devices (like some MGE Ellipse UPSes) actually push that limit.
1329 */
1330 #define USB_CTRL_GET_TIMEOUT 5000
1331 #define USB_CTRL_SET_TIMEOUT 5000
第二个问题就是为什么会有3次循环。这个又要归咎于一些不守规矩的厂商了，搞出的设备古里古怪的，比如一些usb读卡器，一次请求还不定能成功，但是设备描述符拿不到接下来就没法子走了，所以这里多试几次，再不成功，就成鬼了。至于631到636行之间的代码都是判断是不是成功得到请求的描述符的，这个版本的内核这里的判断还比较混乱，就不多说了，你只要知道((u8 *)buf)[1] != type是用来判断获得描述符是不是请求的类型就可以了。
现在设备描述符已经有了，但是只有设备描述符是远远不够的，你从设备描述符里只能知道它一共支持几个配置，具体每个配置是何方神圣，是公的还是母的都不知道，你要配置一个设备总得知道这些吧，总不能学李湘说“其实新郎是谁并不重要”，那种酷劲儿不是人人都能学来的。所以接下来就要获得各个配置的配置描述符，并且拿结果去充实struct usb_device的config、rawdescriptors等相关元素。core内部并不直接调用上面的usb_get_descriptor()去完成这个任务，而是调用config.c里的usb_get_configuration()，为什么？core总是需要做更多的事情，不然就不叫core了。
474 // hub-only!! ... and only in reset path, or usb_new_device()
475 // (used by real hubs and virtual root hubs)
476 int usb_get_configuration(struct usb_device *dev)
477 {
478 struct device *ddev = &dev->dev;
479 int ncfg = dev->descriptor.bNumConfigurations;
480 int result = -ENOMEM;
481 unsigned int cfgno, length;
482 unsigned char *buffer;
483 unsigned char *bigbuffer;
484 struct usb_config_descriptor *desc;
485
486 if (ncfg > USB_MAXCONFIG) {
487 dev_warn(ddev, "too many configurations: %d, "
488 "using maximum allowed: %d/n", ncfg, USB_MAXCONFIG);
489 dev->descriptor.bNumConfigurations = ncfg = USB_MAXCONFIG;
490 }
491
492 if (ncfg < 1) {
493 dev_err(ddev, "no configurations/n");
494 return -EINVAL;
495 }
496
497 length = ncfg * sizeof(struct usb_host_config);
498 dev->config = kzalloc(length, GFP_KERNEL);
499 if (!dev->config)
500 goto err2;
501
502 length = ncfg * sizeof(char *);
503 dev->rawdescriptors = kzalloc(length, GFP_KERNEL);
504 if (!dev->rawdescriptors)
505 goto err2;
506
507 buffer = kmalloc(USB_DT_CONFIG_SIZE, GFP_KERNEL);
508 if (!buffer)
509 goto err2;
510 desc = (struct usb_config_descriptor *)buffer;
511
512 for (cfgno = 0; cfgno < ncfg; cfgno++) {
513 /* We grab just the first descriptor so we know how long
514 * the whole configuration is */
515 result = usb_get_descriptor(dev, USB_DT_CONFIG, cfgno,
516 buffer, USB_DT_CONFIG_SIZE);
517 if (result < 0) {
518 dev_err(ddev, "unable to read config index %d "
519 "descriptor/%s/n", cfgno, "start");
520 dev_err(ddev, "chopping to %d config(s)/n", cfgno);
521 dev->descriptor.bNumConfigurations = cfgno;
522 break;
523 } else if (result < 4) {
524 dev_err(ddev, "config index %d descriptor too short "
525 "(expected %i, got %i)/n", cfgno,
526 USB_DT_CONFIG_SIZE, result);
527 result = -EINVAL;
528 goto err;
529 }
530 length = max((int) le16_to_cpu(desc->wTotalLength),
531 USB_DT_CONFIG_SIZE);
532
533 /* Now that we know the length, get the whole thing */
534 bigbuffer = kmalloc(length, GFP_KERNEL);
535 if (!bigbuffer) {
536 result = -ENOMEM;
537 goto err;
538 }
539 result = usb_get_descriptor(dev, USB_DT_CONFIG, cfgno,
540 bigbuffer, length);
541 if (result < 0) {
542 dev_err(ddev, "unable to read config index %d "
543 "descriptor/%s/n", cfgno, "all");
544 kfree(bigbuffer);
545 goto err;
546 }
547 if (result < length) {
548 dev_warn(ddev, "config index %d descriptor too short "
549 "(expected %i, got %i)/n", cfgno, length, result);
550 length = result;
551 }
552
553 dev->rawdescriptors[cfgno] = bigbuffer;
554
555 result = usb_parse_configuration(&dev->dev, cfgno,
556 &dev->config[cfgno], bigbuffer, length);
557 if (result < 0) {
558 ++cfgno;
559 goto err;
560 }
561 }
562 result = 0;
563
564 err:
565 kfree(buffer);
566 dev->descriptor.bNumConfigurations = cfgno;
567 err2:
568 if (result == -ENOMEM)
569 dev_err(ddev, "out of memory/n");
570 return result;
571 }
说代码前先说点理论，不然要被这么生猛的代码给吓倒了。不管过多少河拐几道弯，要想得到配置描述符，最终都不可避免的要向设备发送GET_DESCRIPTOR请求，这就需要以USB_DT_CONFIG为参数调用usb_get_descriptor函数，也就需要知道该为获得的描述符准备多大的一个缓冲区，本来这个长度应该很明确的为USB_DT_CONFIG_SIZE，它表示的就是配置描述符的大小，但是实际上不是这么回事儿，USB_DT_CONFIG_SIZE只表示配置描述符本身的大小，并不表示GET_DESCRIPTOR请求返回结果的大小。因为向设备发送GET_DESCRIPTOR请求时，设备并不单单返回一个配置描述符了事，而是一股脑儿的将这个配置下面的所有接口描述符，端点描述，还有class-或vendor-specific描述符都返回了给你，这要比商场里那些买300送100的优惠力度大得多。那么这个总长度如何得到那？在神秘的配置描述符里有这样一个神秘的字段wTotalLength，它里面记录的就是这个总长度，那么问题就简单了，可以首先发送USB_DT_CONFIG_SIZE个字节的请求过去，获得这个配置描述符的内容，从而获得那个总长度，然后以这个长度再请求一次，这样就可以获得一个配置下面所有的描述符内容了。上面的usb_get_configuration()采用的就是这个处理方法。
479行，获得设备理配置描述符的数目。
486行，这些检验又来了，在光天化日之下莫明其妙的受到戴大盖帽的盘问很不爽是吧，但这就是他们的规矩他们的工作，不然你让他们做什么。USB_MAXCONFIG是config.c理定义的
14 #define USB_MAXCONFIG 8 /* Arbitrary limit */
限制了一个设备最多只能支持8种配置拥有8个配置描述符，如果超出了这个限制，489行就强制它为这个最大值，你一个设备要想在linux里混就得守这里的规矩，自由民主只是相对的。不过如果设备里没有任何一个配置描述符，什么配置都没有，就想裸身蒙混过关，那是不可能的，492行这关就过不去，你设备赤身裸体没错，可是拿出来给人看就有错了，大白天在外滩喷泉里洗澡，以为自己是那个欲望主妇里的伊娃可以随便露啊，不是影响市容影响民风影响上海美好形象么。
498行，struct usb_device里的config表示的是设备拥有的所有配置，你设备有多少个配置就为它准备多大的空间。
503行，rawdescriptors还认识吧，这是个字符指针数组里的每一项都指向一个使用GET_DESCRIPTOR请求去获取配置描述符时所得到的结果。
507行，准备一个大小为USB_DT_CONFIG_SIZE的缓冲区，第一次发送GET_DESCRIPTOR请求要用的。
512行，剩下的主要就是这个for循环了，获取每一个配置的那些描述符。
515行，诚如上面所说的，首先发送USB_DT_CONFIG_SIZE个字节请求，获得配置描述符的内容。然后对返回的结果进行检验，知道为什么523行会判断结果是不是小于4么？答案尽在配置描述符中，里面的3，4字节就是wTotalLength，只要得到前4个字节，就已经完成任务能够获得总长度了。
534行，既然总长度已经有了，那么这里就为接下来的GET_DESCRIPTOR请求准备一个大点的缓冲区。
539行，现在可以获得这个配置相关的所有描述符了。然后是对返回结果的检验，再然后就是将得到的那一堆数据的地址赋给rawdescriptors数组里的指针。
555行，从这个颇有韵味的数字555开始，你将会遇到另一个超级变态的函数，它将对前面GET_DESCRIPTOR请求获得的那堆数据做处理。 |
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