Linux裝置驅動子系統第四彈 - USB Gadget__Linux

1. 前言

2. 源碼架構

3. 枚舉過程

1. 前言

Gadget，小飾品。USB Gadget，就是指所開發的電子裝置以USB從裝置的模式通過USB串連到主機。比如手機用USB線插入PC後，手機就是USB Gadget。本文以Mavell為例，以Gadget插入主機的全過程為主線，分析USB Gadget的架構。

 

2. 源碼架構

USB的源碼位於/drivers/usb檔案夾內，其中包括核心層core，主控制器host，隨身碟storage，以及USB Gadget等。

gadget檔案夾裡存放了各晶片廠商支援的USB Gadget控制器驅動，比如支援Mavell的PXA9XX系列的USB Gadget驅動為mv_gadget.c，其架構如下圖所示，

 2.1 Gadget控制器驅動

 裝置要有gadget功能，硬體上要整合gadget控制器，軟體上要具備gadget控制器驅動。

首先是該驅動的資料結構 struct mv_usb_dev，

-> struct usb_gadget, 由linux定義的gadget所需要的資料成員，其中包含了sturct usb_ep。

-> struct mv_usb_ep, 其中的struct usb_ep是由linux定義的endpoint所需要的成員，關於endpoint參看USB協議。

-> struct usb_gadget_driver, 對應該gadget裝置功能的驅動，下節將作具體描述。

-> void *mv_usb_handle, 指標指向晶片控制器的資料結構。

 

概括地講，gadget控制器驅動完成了五個任務， 通過platform_data和resource的到gadget晶片物理地址，中斷號等 （橙色） 初始化gadget晶片和相關資料 (淺灰色) 初始化資料struct usb_gadget (藍色) 初始化資料struct usb_ep (粉色) 註冊gadget服務

gadget服務，即該裝置所具備的gadget能力，比如reset, suspend, resume, speed，以及需要重點關注的枚舉功能mv_usb_ep0_complete_service。注意到，註冊服務的函數usb_device_register_service()的第一個參數mv_usb_handle用於得到底層晶片的資料，第三個參數回呼函數實現具體功能。

 2.2 Gadget裝置驅動

  需要區別gadget裝置驅動與上節提到的gadget控制器驅動。gadget裝置驅動，是指裝置插入主機後具備的功能，該驅動被掛在到struct usb_gadget_driver下。比如手機插入PC作為隨身碟，那麼隨身碟的驅動程式就是所謂的gadget裝置驅動。

(*bind)綁定裝置的功能，比如隨身碟。

(*setup)實現USB裝置的枚舉。

 2.3 Composite

如果一個裝置插入主機後擁有多個功能，比如同時有隨身碟和android調試功能，那麼該裝置稱為composite複用裝置。其資料結構如下，

通過(*bind)綁定裝置的各個功能。

 

 

3. 枚舉過程

系統初始化USB裝置的過程就是枚舉過程。

根據USB協議，USB裝置初始化的過程為attached->powered->default->address->configured。

當裝置插入主機，將等待來自主機的中斷訊號，通過request_irq()進入中斷處理函數。

裝置通過讀取控制器狀態寄存器的值，得到來自主機的反饋，進而執行相應的任務，枚舉就是其中的一項任務，通過調用gadget控制器驅動已經註冊好的枚舉服務，開始枚舉過程。

該枚舉服務歸納為兩步，

第一步，通過讀取gadget控制器，得到來自主機的請求，存放至mv_ctrl_req。

第二步，通過switch(mv_ctrl_req)，對具體請求作具體處理，處理類別又可分為兩類。

1) 標準請求，即所有USB裝置可通用的請求，具體有得到狀態請求，設定/清除feature請求，設定地址請求。

2) USB裝置請求，即根據具體裝置，處理具體請求，通過回呼函數mv_dev->driver->setup()來實現。

PS： 關於請求，參看USB協議ch9。

重點關注mv_dev->driver->setup()的枚舉過程，其實質就是主機從USB裝置得到描述符。

這裡的mv_dev->driver就是上文2.2所提到的gadget裝置驅動，通過driver->bind綁定具體的驅動功能，如果是composite複用裝置，則綁定usb_composite_driver結構，通過driver->setup實現裝置的枚舉過程，代碼如下，其中的GET_DESCRIPTOR, SET_CONFIGURATION, 以及f->setup是必要的枚舉過程。