LinuxUSBgadget设备驱动解析.docx

LinuxUSBgadget设备驱动解析.docx

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LinuxUSBgadget设备驱动解析

LinuxUSBgadget设备驱动解析

（1）“功效体验”

利用LinuxUSBgadget设备驱动可以实现一些比力有意思的功效，举两个例子：

1、一个嵌入式产物中的某个存储设备，或是一个存储设备的某个分区，可以作为一个U盘被PC设别，从而非常方便的完成文件交互，这个功效被遍及的应用于手机、数码相机等产物中。

2、一个嵌入式设备通过USB连接到你的PC后，在你的PC端会出现一个新的网络连接，在嵌入式设备上也会有一个网卡设备，你可以配置它们的IP地点，并进行网络通讯，俗称USBNET。

所有USB通讯的设备端都有usbdevice步伐，通常称它们为usb固件。

在一些功效简朴的设备里，用一些专用的可编程USB控制器就可以了。

而在一些运行了类似linux操纵系统的庞大的嵌入式系统中，要完成usbdevice步伐，就会要求你不但熟悉usbdevice控制器的操纵，还要熟悉操纵系统的驱动架构。

我想通过“功效体验”、“驱动调试”、“gadget驱动结构阐发”、“编写一个自己的gadget驱动”这4个方面解析linuxusbgadget设备驱动的编写要领。

一、linux模拟U盘功效的实现

在硬件情况为华清远见的fs2410平台，软件情况为linux-2.6.26的linux系统上，实现模拟U盘的功效。

向内核添加代码

#include

#include

#include

修改arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c

/*USBdevice上拉电阻处置惩罚*/

staticvoidsmdk2410_udc_pullup（enums3c2410_udc_cmd_ecmd）

{

u8*s3c2410_pullup_info[]={

"",

"Pull-upenable",

"Pull-updisable",

"UDCreset,incaseof"

};

printk（"smdk2410_udc:

%s\\n",s3c2410_pullup_info[cmd]）;

s3c2410_gpio_cfgpin（S3C2410_GPG9,S3C2410_GPG9_OUTP）;

switch（cmd）

{

caseS3C2410_UDC_P_ENABLE:

s3c2410_gpio_setpin（S3C2410_GPG9,1）;//setgpg9outputHIGH

break;

caseS3C2410_UDC_P_DISABLE:

s3c2410_gpio_setpin（S3C2410_GPG9,0）;//setgpg9outputLOW

break;

caseS3C2410_UDC_P_RESET:

//FIXME!

!

!

break;

default:

break;

}

}

staticstructs3c2410_udc_mach_infosmdk2410_udc_cfg__initdata={

.udc_command=smdk2410_udc_pullup,

};

staticstructplatform_device*smdk2410_devices[]__initdata={

…,

&s3c_device_usbgadget,/*USBgadgetdevice设备登记*/

};

staticvoid__initsdmk2410_init（void）

{

u32upll_value;

set_s3c2410fb_info（&smdk2410_lcdcfg）;

s3c24xx_udc_set_platdata（&smdk2410_udc_cfg）;/*初始化*/

s3c_device_sdi.dev.platform_data=&smdk2410_mmc_cfg;

/*TurnoffsuspendonbothUSBports,andswitchthe

*selectableUSBporttoUSBdevicemode.*/

s3c2410_modify_misccr（S3C2410_MISCCR_USBHOST|

S3C2410_MISCCR_USBSUSPND0|

S3C2410_MISCCR_USBSUSPND1,0x0）;

/*设置USB时钟*/

upll_value=（

0x78<

|（0x02<

|（0x03<

while（upll_value!

=readl（S3C2410_UPLLCON））{

writel（upll_value,S3C2410_UPLLCON）;

udelay（20）;

}

}

修改drivers/usb/gadget/

staticvoidstart_transfer（structfsg_dev*fsg,structusb_ep*ep,

structusb_request*req,int*pbusy,

enumfsg_buffer_state*state）

{

intrc;

udelay（800）;

……

}

配置内核支持U盘模拟

<*>USBGadgetSupport--->

USBPeripheralController（S3C2410USBDeviceController）--->

S3C2410USBDeviceController

[*]S3C2410udcdebugmessages

USBGadgetDrivers

StorageGadget

3、编译内核

#makezImage

#makemodules

在目录drivers/usb/gadget下生成g_

加载驱动，测试功效

利用前面的生成的内核，启动系统后，加载g_

#insmodg_

#insmodg_stall=0removable=1

0.03USB:

usb_gadget_register_driver（）\'g_\'

0.04USB:

bindinggadgetdriver\'g_\'

0.05USB:

s3c2410_set_selfpowered（）

g_gadget:

StorageGadget,version:

20October2004

g_gadget:

NumberofLUNs=1

g_gadget-lun0:

ro=0,file:

/dev/mtdblock3

0.06USB:

udc_enablecalled

smdk2410_udc:

Pull-upenable

连接设备到windows，windows系统会自动设备到一个新的U盘参加。

格式化U盘，存入文件。

卸载U盘后，在目标板上执行如下操纵：

#mkdir/mnt/gadget

#mount-tvfat/dev/mtdblock2/mnt/gadget/

#ls

可以看到windows存入U盘的文件。

二、usbnet功效的实现

配置内核支持usbnet

<*>USBGadgetSupport--->

USBPeripheralController（S3C2410USBDeviceController）--->

S3C2410USBDeviceController

[*]S3C2410udcdebugmessages

USBGadgetDrivers

EthernetGadget（withCDCEthernetsupport）

[*]RNDISsupport

2、编译内核

#makezImage

#makemodules

在目录drivers/usb/gadget下生成g_ether.ko

3、加载驱动，测试功效

利用前面的生成的内核，启动系统后，加载g_ether.ko

#insmodg_ether.ko

#ifconfigusb0192.168.1.120

……

usb0Linkencap:

EthernetHWaddr5E:

C5:

F6:

D4:

2B:

91

inetaddr:

192.168.1.120Bcast:

192.168.1.255Mask:

255.255.255.0

UPBROADCASTRUNNINGMULTICASTMTU:

1500Metric:

1

RXpackets:

253errors:

0dropped:

0overruns:

0frame:

0

TXpackets:

43errors:

0dropped:

0overruns:

0carrier:

0

collisions:

0txqueuelen:

1000

RXbytes:

35277（34.4KiB）TXbytes:

10152（9.9KiB）

连接设备到windows，windows系统会提示安装驱动，凭据提示安装上RNDIS驱动。

这个驱动可以在网络上找到。

此时windows会新生成一个网络连接，配置它的ip地点等信息。

然后就可以和目标系统通过USB实现网络通讯了。

LinuxUSBgadget设备驱动解析

（2）---驱动调试

作者：

刘洪涛,华清远见嵌入式学院金牌讲师。

这一节主要把在实现“linux模拟U盘功效”历程中的一些调试历程记载下来，并加以解析。

一、配景知识

1、USBMassStorage类范例概述

USB组织在universalSerialBusMassStorageClassSpaceification1.1版本中界说了海量存储设备类（MassStorageClass）的范例，这个类范例包罗四个独立的子类范例，即：

1.USBMassStorageClassControl/Bulk/Interrupt（CBI）Transport

2.USBMassStorageClassBulk-OnlyTransport

3.USBMassStorageClassATACommandBlock

4.USBMassStorageClassUFICommandSpecification

前两个子范例界说了数据/命令/状态在USB上的传输要领。

Bulk-Only传输范例仅仅使用Bulk端点传送数据/命令/状态，CBI传输范例则使用Control/Bulk/Interrupt三种类型的端点进行数据/命令/状态传送。

后两个子范例则界说了存储介质的操纵命令。

ATA命令范例用于硬盘，UFI命令范例是针对USB移动存储。

MicrosoftWindows中提供对MassStorage协议的支持，因此USB移动设备只需要遵循MassStorage协议来组织数据和处置惩罚命令，即可实现与PC机互换数据。

而Flash的存储单位组织形式接纳FAT16文件系统，这样，就可以直接在Windows的浏览器中通过可移动磁盘来互换数据了，Windows卖力对FAT16文件系统的治理，USB设备不需要干涉FAT16文件系统操纵的具体细节。

USB（Host）唯一通过描述符了解设备的有关信息，凭据这些信息，创建起通信，在这些描述符中，划定了设备所使用的协议、端点情况等。

因此，正确地提供描述符，是USB设备正常事情的先决条件。

Linux-2.6.26内核中在利用USBgadget驱动实现模拟U盘时主要涉及到、s3c2410_udc.c等驱动文件（这些文件的具体结构，将在下一篇文章中描述）。

此时我们想先从这些代码中找到USB描述描述符，从中确定使用的存储类范例，从而确定协议。

确定通讯协议是我们调试的底子。

存储类范例是由接口描述符决定的。

接口描述符各项的界说义如下：

其中，bInterfaceClass、bInterfaceSubClass、bInterfaceProtocol可以判断出设备是否是存储类，以及属于哪种存储子类和存储介质的操纵命令。

在文件中，

/*USBprotocolvalue=thetransportmethod*/

#defineUSB_PR_CBI0x00//Control/Bulk/Interrupt

#defineUSB_PR_CB0x01//Control/Bulkw/ointerrupt

#defineUSB_PR_BULK0x50//Bulk-only

/*USBsubclassvalue=theprotocolencapsulation*/

#defineUSB_SC_RBC0x01//ReducedBlockCommands（flash）

#defineUSB_SC_80200x02//SFF-8020i,MMC-2,ATAPI（CD-ROM）

#defineUSB_SC_QIC0x03//QIC-157（tape）

#defineUSB_SC_UFI0x04//UFI（floppy）

#defineUSB_SC_80700x05//SFF-8070i（removable）

#defineUSB_SC_SCSI0x06//TransparentSCSI

默认的情况是：

mod_data={//Defaultvalues

.transport_parm="BBB",

.protocol_parm="SCSI",

……

默认的赋值如下：

bInterfaceClass=08表现：

存储类

bInterfaceSubClass=0x06表现：

透明的SCSI指令

bInterfaceProtocol=0x50表现：

bulk-only传输

2、Bulk－Only传输协议

下面看看Bulk－Only传输协议：

（详细的范例请阅读《UniversalSerialBusMassStorageClassBulk-OnlyTransport》）

设备插入到USB后，USB即对设备进行搜索，并要求设备提供相应的描述符。

在USBHost得到上述描述符后，即完成了设备的配置，识别出为Bulk－Only的MassStorage设备，然后即进入Bulk－Only传输方法。

在此方法下，USB与设备间的所有数据均通过Bulk－In和Bulk－Out来进行传输，不再通过控制端点传输任何数据。

在这种传输方法下，有三种类型的数据在USB和设备之间传送，CBW、CSW和普通数据。

CBW（CommandBlockWrapper，即命令块包）是从USBHost发送到设备的命令，命令格式遵从接口中的bInterfaceSubClass所指定的命令块，这里为SCSI传输命令集。

USB设备需要将SCSI命令从CBW中提取出来，执行相应的命令，完成以后，向Host发出反应当前命令执行状态的CSW（CommandStatusWrapper），Host凭据CSW来决定是否继承发送下一个CBW或是数据。

Host要求USB设备执行的命令可能为发送数据，则此时需要将特定命据传送出去，完毕后发出CSW，以使Host进行下一步的操纵。

USB设备所执行的操纵可用下图描述：

CBW的格式如下：

dCBWSignature:

CBW的标识，牢固值：

43425355h（littleendian）。

dCBWTag:

主机发送的一个命令块标识，设备需要原样作为dCSWTag（CSW中的一部门）再发送给Host;主要用于关联CSW到对应的CBW。

dCBWDataTransferLength:

本次CBW命令要求在命令与回应之间传输的字节数。

如果为0，则不传输数据。

bmCBWFlags:

反应数据传输的偏向，0表现来自Host，1表现发至Host；

bCBWLUN:

对付有多个LUN逻辑单位的设备，用来选择具体目标。

如果没有多个LUN，则写0。

bCBWCBLength:

命令的长度，范畴在0~16.

CBWCB:

传输的具体命令，切合bInterfaceSubClass.中界说的命令范例，此处是SCSI

CSW命令格式如下：

dCSWSignature:

CSW的标识，牢固值：

53425355h（littleendian）

dCSWTag:

设置这个标识和CBW中的dCBWTag一致，参照上面关于dCBWTag的解释

dCSWDataResidue:

还需要传送的数据，此数据凭据dCBWDataTransferLength－本次已经传送的数据得到

bCSWStatus:

指示命令的执行状态。

如果命令正确执行，bCSWStatus返回0即可。

3、SCSI指令集

Bulk-Only的CBW中的CBWCB中的内容即为如下格式的命令块描述符（CommandBlockDescriptor）。

SCSI-2有三种字长的命令，6字节、10字节和12字节，MicrosoftWindows情况下支持12字节长的命令。

OperationCode：

操纵代码，表现特定的命令。

高3位为GroupCode，共有8种组合，

即8个组，低5五位为CommandCode，可以有32种命令。

LogicolunitNumber：

为了兼容SCSI－1而设的，此处可以不必体贴。

Logicalblockaddress：

为高位在前，低位在后的逻辑块地点，即扇区地点。

第2位为高位，第3、4、5依次为低位。

Transferlength：

为需要从逻辑块地点处开始传输的扇区数（好比在Write命令中）。

Parameterlistlength：

为需要传输的数据长度（好比在ModeSense命令中）；

Allocationlength：

为初始步伐为返回数据所分派的最大字节数，此值可以为零，表现不需要传送数据。

SCSI指令集的DirectAccesss类型存储介质的传输命令有许多，MassStorage协议只用到了其中的一些。

更多的SCSI指令拜见：

指令代码指令名称说明

04hFormatUnit格式化存储单位

12hInquiry索取器件信息

1BhStart/Stopload/unload

55hModeselect允许Host对外部设备设置参数。

5AhModeSense向host传输参数

EhPrevent/AllowMediumRemoval写掩护

>28hRead（10）Host读存储介质中的二进制数据

A8hRead（12）同上，不外比力详细一点

25hReadCapacity要求设备返回当前容量

23hReadFormatCapacity查询当前容量及可用空间

03hRequestSense请求设备向主机返回执行结果，及状态数据

01hRexeroUnit返回零轨道

2BhSeek（10）为设备分派到特定地点

1DhSendDiagnostic执行固件复位并执行诊断

00hTestUnitReady请求设备陈诉是否处于Ready状态

2FhVerify在存储中验证数据

2AhWrite（10）从主机向介质写二进制数据

AAhWrite（12）同上，不外比力详细

2EhWriteandVerify写二进制数据并验证

对付差别的命令，其命令块描述符略有差别，其要求的返回内容也有所差别，凭据相应的文档，可以对每种请求作出适当的回应。

好比，下面是INQUIRY请求的命令块描述符和其返回内容的数据格式：

如：

INQUIRY

命令描述符：

返回数据格式

Host会依次发出INQUIRY、ReadCapacity、UFIModeSense请求，如果上述请求的返回结果都正确，则Host会发出READ命令，读取文件系统0簇0扇区的MBR数据，进入文件系统识别阶段。

4、利用USBView视察结果

可通过USBView软件检察到USB设置阶段获取到的信息。

二、出现的主要问题

在调试历程中遇到了一个问题。

现象是：

在目标板加载完驱动后，即执行完：

#insmodg_stall=0removable=1

后，接好USB线。

此时在windows端设备出有usbstorage设备参加，但出现不了盘符。

下面记载下调试历程。

三、调试历程

凭据范例，当完成SCSI指令会合Inquiry命令时，可以出现盘符。

所以可以通过bushound软件检察通讯历程，找出原因。

下面是利用bushound东西在出现问题时收罗到的数据。

DevPhaseDataInfoTimeCmd.Phase.Ofs

-------------------------------------------------------------------

26CTL80060001-00001200GETDESCRIPTR0us1.1.0

26DI12011001-00000010-2505a5a4-12030102........%.......4.8ms1.2.0

0301..1.2.16

26CTL80060002-00000900GETDESCRIPTR14us2.1.0

26DI09022000-010104c0-01........3.9ms2.2.0

26CTL80060002-00002000GETDESCRIPTR16us3.1.0

26DI09022000-010104c0-01090400-