如何在LINUX下实现硬件的自动检测（下）[转]

原文地址：http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/hardware/auto-detecting/part2/

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于辰涛 ([e-mail]), 软件工程师, 联想（北京）电脑公司

2001 年 7 月 01 日

本文是《如何在LINUX下实现硬件的自动检测》一文的下部分，作者将继续向我们讲述如何自动检测另外几种总线类型硬件设备。

USB设备检测也是通过/proc目录下的USB文件系统进行的。为了使一个USB设备能够正常工作，必须要现在系统中插入USB桥接器模块。在检测开始时，一般要先检测是否存在/proc/bus/usb目录，若不存在则尝试插入USB桥接模块。

现在一般的USB桥接器模块有两种类型，UHCI和OHCI。在决定插入那一个桥接器模块时，可以察看/proc/pci文件来决定。打开此文件，您若发现USB节为 I/O at 0xHHHH格式（例如出现 I/O at 0xe000 [0xe01f]），HHHH为16进制数，则桥接器类型为UHCI。若是它为 32 bit memory at 0xHH000000形 式（例如出现32 bit memory at 0xee000000），HH为16进制数，则桥接器类型为OHCI。但是若您的桥接器类型不满足上述任何一种情况，唯一的解决办法就是您尝试插入这两种 模块，直到成功为止。一般而言，UHCI类型的桥接器它的插入模块是uhci或usb-uhci（由内核版本决定）；而对于OHCI类型的桥接器它的插入 模块是ohci或usb-ohci。

您在正确的插入了桥接器模块之后，这时/proc文件系统下就会出现USB设备目录，不过这时这个目录是空的，没有任何文件。这时您就必须挂接 usbdevfs文件系统，然后通过此文件系统检测连接的设备。在成功挂接usb文件系统之后，就会生成文件 /proc/bus/usb/devices，/proc/bus/usb/drivers和目录/proc/bus/usb/busNo。挂接 usbdevfs文件您可以通过如下操作实现：
mount -t usbdevfs none /proc/bus/usb
或在/etc/fstab上加入
none /proc/bus/usb usbdevfs defaults 0 0

然后通过/proc/bus/usb/devices文件的内容，您就可以获得连接的设备信息，包括设备标识和制造商标是等信息。

usb设备类型描述：

设备规范	设备类码	接口类码
应用程序特定	-	0xFE
声音接口	0x00	0x01
通信设备	0x02	-
CDC控制接口e	-	0x02
CDC数据接口	-	0x0A
HID	0x00	0x03
HUB	0x09	0x09
批量存储设备	0x00	0x08
监视器	same as HID	same as HID
电源设备	same as HID	same as HID
物理设备	-	0x05
打印机	-	0x07
供应商特定	-	0xFF

T = 总线拓扑结构(Lev, Prnt, Port, Cnt,
等)，是指USB设备和主机之间的连接方式
B = 带宽 (仅用于USB主控制器)
D = 设备描述信息
P = 产品标识信息
S = 串描述符
C = 配置描述信息 (* 表示活动配置)
I = 接口描述信息
E = 终端点描述信息

一般格式：
d = 十进制数
x = 十六进制数
s = 字符串

拓扑信息

T:  Bus=dd Lev=dd Prnt=dd Port=dd Cnt=dd Dev#=ddd Spd=ddd MxCh=dd
|   |       |       |         |        |        |         |         |__最大子设备
|   |       |       |         |        |        |         |__设备速度（Mbps）
|   |       |       |         |        |        |__设备编号
|   |       |       |         |        |__这层的设备数
|   |       |       |         |__此设备的父连接器/端口
|   |       |       |__父设备号
|   |       |__此总线在拓扑结构中的层次
|   |__总线编号
|__拓扑信息标志

带宽信息

B:  Alloc=ddd/ddd us (xx%), #Int=ddd, #Iso=ddd
|   |                            |           |__同步请求编号
|   |                            |__中断请求号
|   |__分配给此总线的总带宽
|__带宽信息标志

设备描述信息和产品标识信息

D:  Ver=x.xx Cls=xx(s) Sub=xx Prot=xx MxPS=dd #Cfgs=dd
P:  Vendor=xxxx ProdID=xxxx Rev=xx.xx
D:  Ver=x.xx Cls=xx(sssss) Sub=xx Prot=xx MxPS=dd #Cfgs=dd
|   |          |               |        |        |        |__配置编号
|   |          |               |        |        |______缺省终端点的最大包尺寸 
|   |          |               |        |                   
|   |          |               |        |__设备协议
|   |          |               |__设备子类型
|   |          |__设备类型
|   |__设备USB版本
|__设备信息标志编号#1
P:  Vendor=xxxx ProdID=xxxx Rev=xx.xx
|   |             |              |__产品修订号
|   |             |__产品标识编码
|   |__制造商标识编码
|__设备信息标志编号#2

串描述信息

S:  Manufacturer=ssss
|   |__设备上读出的制造商信息
|__串描述信息
S:  Product=ssss
|   |__设备上读出的产品描述信息，对于USB主控制器此字段为"USB *HCI Root Hub"
|__串描述信息
S:  SerialNumber=ssss
|   |__设备上读出的序列号，对于USB主控制器它是一个生成的字符串，表示设备标识
|__串描述信息

配置描述信息

C:  #Ifs=dd Cfg#=dd Atr=xx MPwr=dddmA
|   |         |        |       |__最大电流（mA）
|   |         |        |__属性
|   |         |__配置编号
|   |__接口数
|__配置信息标志

接口描述信息(可为多个)

I:  If#=dd Alt=dd #EPs=dd Cls=xx(sssss) Sub=xx Prot=xx Driver=ssss
|   |       |        |        |                |       |        |__驱动名
|   |       |        |        |                |       |__接口协议
|   |       |        |        |                |__接口子类
|   |       |        |        |__接口类
|   |       |        |__中断点数
|   |       |__可变设置编号
|   |__接口编号
|__接口信息标志

终端点描述信息

E:  Ad=xx(s) Atr=xx(ssss) MxPS=dddd Ivl=dddms
E:  Ad=xx(s) Atr=xx(ssss) MxPS=dddd Ivl=dddms
|   |          |              |           |__间隔
|   |          |              |__终端点最大包尺寸
|   |          |__属性(终端点类型)
|   |__终端点地址(I=In,O=Out)
|__终端点信息标志

举个例子，这是在连接了一个USB键盘时的配置情况。

T: Bus=01 Lev=00 Prnt=00 Port=00 Cnt=00 Dev#= 1 Spd=12 MxCh=
2
B: Alloc= 41/900 us ( 5%), #Int= 3, #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=e000
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=40 MxPwr= 0mA
I: If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00
Driver=hub
E: Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS= 8 Ivl=255ms
T: Bus=01 Lev=01 Prnt=01 Port=00 Cnt=01 Dev#= 2 Spd=12 MxCh=
3
D: Ver= 1.10 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00 MxPS= 8 #Cfgs= 1
P: Vendor=07e4 ProdID=a961 Rev= 0.01
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=00
Driver=hub
E: Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS= 1 Ivl=255ms
T: Bus=01 Lev=02 Prnt=02 Port=00 Cnt=01 Dev#= 3 Spd=12 MxCh=
0
D: Ver= 1.10 Cls=00(>ifc ) Sub=00 Prot=00 MxPS= 8 #Cfgs= 1
P: Vendor=07e4 ProdID=a961 Rev= 0.01
S: Manufacturer=ALCOR
S: Product=Movado USB Keyboard
C:* #Ifs= 2 Cfg#= 1 Atr=e0 MxPwr= 0mA
I: If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=03(HID ) Sub=01 Prot=01
Driver=hid
E: Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS= 8 Ivl= 10ms
I: If#= 1 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=03(HID ) Sub=00 Prot=00
Driver=hid
E: Ad=82(I) Atr=03(Int.) MxPS= 4 Ivl=255ms

它的物理拓扑可用下图来表示：

对于Linux下的usb设备而言，T:（总线拓扑）行用于生成连接在hub上的设备的描述信息，I:（接口信息）行可用于决定每个设备所用的驱动程序，C:（配置信息）可用于列出设备使用最大电流。

对于Linux下的usb设备，您可以访问 获取更详细的信息。

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在Linux下要实现连接在并口上的设备检测，要求设备必须是支持IEEE 1284协议的。对于不支持IEEE 1284通讯协议的并行设备，是无法完成自动检测的。同样在定制系统内核时，也必须在并行端口支持（Parallel port support）选项中选中IEEE 1284 transfer mode这一项。在并口检测开始时，检测程序应检查是否存在/proc/sys/dev/parport目录(针对2.4.x内核)，若不存在则尝试插入模块parport。加载parport模块一般有三种方式：

• 静态插入模块
  insmod parport.o
  或 insmod parport_pc.o io=0x3bc,0x378,0x278 irq=none,7,auto
  废除系统缺省的检测值
• kmod（/etc/modules.conf）加载
  alias parport_lowlevel parport_pc
  options parport_pc io=0x378,0x278 irq=7,auto
  内核的并口探测程序用于获得IEEE 1284设备标识信息。在并口被检测时，连接到其上的设备被分析。探测的信息在/proc/sys/dev/parport/。
• 在编译并口代码进入内核之后，使用内核加在参数
  如：加入LILO命令行
  parport=0x3bc parport=0x378,7 parport=0x278,auto,nofifo
  parport=0
  禁止内核parport支持
  parport=auto
  内核自动检测

在成功的插入了此模块之后，这时/proc文件系统下就会存在目录/proc/sys/dev/parport，但是此时此目录下的文件大部分为空，没有 任何内容。这时您就可以根据并口连接的设备，尝试插入相应的内核驱动模块。例如，当连接并口打印机时，您可以插入模块lp。使用如下命令：
insmod lp parport=0 （对于打印机连接在并口0(LPT1)）

在成功插入此模块之后，而且在连接的并口设备支持IEEE 1284协议时，这时此目录下的autoprobe，modes等文件会出现设备上读出的设备描述以及设备配置信息。由此信息，您可以在CUPS中选择对应的打印机驱动程序，完成打印机的配置。

6.2 /proc/sys/dev/parport/文件结构

目录树：

parport
|-- default
|   |-- spintime
|   `-- timeslice
|-- parport0
|   |-- autoprobe
|   |-- autoprobe0
|   |-- autoprobe1
|   |-- autoprobe2
|   |-- autoprobe3
|   |-- devices
|   |   |-- active
|   |   `-- lp
|   |       `-- timeslice
|   |-- base-addr
|   |-- irq
|   |-- dma
|   |-- modes
|   `-- spintime
`-- parport1
    |-- autoprobe
    |-- autoprobe0
    |-- autoprobe1
    |-- autoprobe2
    |-- autoprobe3
    |-- devices
    |   |-- active
    |   `-- ppa
    |       `-- timeslice
    |-- base-addr
    |-- irq
    |-- dma
    |-- modes
    `-- spintime

文件	文件内容
devices/active	使用那个端口的设备驱动程序列表。在当前使用端口的设备前会出现一个"+"号。串"none"意味着没有设备驱动程序使用这个端口。
base-addr	并行端口的基地址或再不只一个端口时由tab分隔的多个基地址。
irq	并行端口的IRQ，若不使用时则用-1
dma	并行端口的dma通道，若没有使则用-1
modes	并行端口的硬件模式PCSPP PC风格的SPP寄存器可用（标准并行端口）TRISTATE 端口是双向的COMPAT 打印机的硬件加速可用EPP EPP协议的硬件加速可用（增强并行端口）ECP ECP协议的硬件加速可用DMA DMA可用
autoprobe	已经获得的IEEE-1284设备标识信息
autoprobe[0-3]	从遵循IEEE-1284.3的雏菊链路设备取出的设备信息
spintime	忙循环等待外设响应的微秒数。调节此值可以改善外设的性能。这是端口级的设置。它应用于此端口上的所有设备
timeslice	设备驱动程序允许保持端口声明的微秒数。这只是一个建议，驱动程序在必要时可以忽略。
default/*	在注册新端口时，它取出缺省的spintime。在注册新设备时，它取出缺省时间片。

例如，在系统连接了HP LaserJet 6L打印机之后，此目录下关键文件的内容为：

/proc/sys/dev/parport/parport0/autoprobe：
CLASS:PRINTER;                      （连接的设备为打印机）
MODEL:HP LaserJet 6L;               （打印机类型描述）
MANUFACTURER:Hewlett-Packard;       （制造商类型）
DESCRIPTION:Hewlett-Packard LaserJet 6L Printer;
/proc/sys/dev/parport/parport0/modes：
PCSPP,TRISTATE
/proc/sys/dev/parport/parport0/base-addr：
888 1912
/proc/sys/dev/parport/parport0/irq：
-1
/proc/sys/dev/parport/parport0/dma：
-1

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因为PCMCIA设备主要用于笔记本电脑，所以在您使用普通的台式电脑时，您无需安装包pcmcia-cs。在笔记本电脑上安装了pcmcia-cs包之 后，为了实现PCMCIA设备的自动检测，您可以先查找系统中是否存在/proc/bus/pccard目录，如果不存在此目录则尝试插入 pcmcia_core。

在成功插入了此模块之后，/proc/bus/pccard目录就生成了。此后，您就可以检查pci的系统设备，找到系统桥接器，根据桥接器类型获得您需要插入的桥接器模块。例如，在我的系统上，桥接器为Texas Instruments PCI1251，则它的桥接器为i82365。在Linux系统下，适用的桥接器模块一般只有i82365或tcic两种。若无法获得准确的桥接器驱动程序，您可以尝试着插入两种模块，直到成功时为止。

然后为了能够实时的配置您的pccard，您需要启动服务pcmcia，
/etc/rc.d/init.d/pcmcia start

并由此服务启动程序cardmgr。cardmgr监视pcmcia槽上，卡的插入和弹出操作。在卡插入之后，cardmgr查询卡的配置数据库。若发现 卡能够被标识，相应的设备驱动程序则会自动加载。在弹出卡之后，卡的驱动程序会自动的关闭并卸载。当卡插入之后，每个槽上的卡信息和设备信息都被记录在 /var/lib/pcmcia/stab文件中。

/proc/bus/pccard/{irq,ioport,memory}
包含资源分配表

/proc/bus/pccard/drivers
这会列出所有当前加载的pcmcia客户驱动程序，包括静态连接到内核的模块

/proc/bus/pccard/*/info
对于每个socket，描述socket主控制器和它的性能，*为对应的socket编号

/proc/bus/pccard/*/exca
Intel i82365sl兼容的寄存器集的ExCA控制器的转储

/proc/bus/pccard/*/{pci,cardbus}
对于cardbus桥，桥的pci配置空间的转储和桥的cardbus配置寄存器的转储

/etc/pcmcia/config实际上是一个针对pcmcia设备的配置数据库，它的内容主要是指定卡驱动程序加载时所需的模块。例如
device "serial_cs"
class "serial" module "misc/serial", "serial_cs"
表示在插入serial_cs时，需要先插入模块misc/serial和serial_cs。

pcmcia主机控制器的主要类型为

• Databook TCIC-2
• Intel i82365SL-compatible

当 前pcmcia设备包括5种IO设备类型包括network，SCSI，cdrom，fixed disk，和serial以及2种内存设备类型memory和FTL。对于每一种类型，在/etc/pcmcia/目录下存在两个配置脚本，例如，对于 scsi设备都存在一个主配置脚本（/etc/pcmcia/scsi）和选项配置脚本（/etc/pcmcia/scsi.opts）。

PCMCIA
为yes表示启动PCMCIA支持

PCIC
标识PCCard接口控制驱动模块。一般有两种类型：tcic或i82365，缺省是i82365。

PCIC_OPTS
PCIC模块的选项

例如：PCIC_OPTS="irq_list=5,9,10"、"do_scan=0" 完全禁止中断检测

CORE_OPTS
pcmcia_core模块的选项。见man pcmcia_core。

CARDMGR_OPTS
cardmgr守护程序的选项。见man cardmgr。

SCHEME
设置pccard的配置方案。

cardmgr处理/etc/pcmcia/config.opts中的io端口范围。但在极少的情况下，从设备读可以阻碍系统功能而导致死锁。在 CORE_OPTS中加入probe_io=0，可以禁止此操作。使用i82365或tcic驱动程序时，irq_list选项可用于限制测试的中断。 cs_irq用于明确设置中断以检测卡状态改变。若不能使用中断，可以使用poll_interval=100（100表示轮询间隔为1秒）设置轮询。这 些选项应置入/etc/rc.d/rc.pcmcia或/etc/sysconfig/pcmcia的"PCIC_OPTS="行。

cardmgr基于/etc/pcmcia/config中的信息来配置卡。cardmgr为每个socket记录设备信息，此信息存于/var/lib/pcmcia/stab中。例如：

Socket 0: Adaptec APA-1460 SlimSCSI
    0       scsi    aha152x_cs      0       sda     8       0
    0       scsi    aha152x_cs      1       scd0    11      0
Socket 1: Serial or Modem Card
    1       serial  serial_cs       0       ttyS1   5       65

第一个域表示socket，第二个是设备类型，第三个是设备名，第四个用于关联多个设备和一个驱动程序时的设备编号。第五个是设备名。最后两个域标是设备的主、次设备号。
cardctl可用于监视和控制当前pcmcia socket的状态。
cardctl config，显示socket配置，包括电源，中断，I/O配置。例如：

Socket 0:
      not configured
    Socket 1:
      Vcc = 5.0, Vpp1 = 0.0, Vpp2 = 0.0
      Card type is memory and I/O
      IRQ 3 is dynamic shared, level mode, enabled
      Speaker output is enabled
      Function 0:
        Config register base = 0x0800
          Option = 0x63, status = 0x08
        I/O window 1: 0x0280 to 0x02bf, auto sized
        I/O window 2: 0x02f8 to 0x02ff, 8 bit

cardctl indent，得到卡的标识信息，包括产品标识信息，制造商标识代码，功能标识代码：

Socket 0:
      no product info available
    Socket 1:
      product info: "LINKSYS", "PCMLM336", "A", "0040052D6400"
      manfid: 0x0143, 0xc0ab
      function: 0 (multifunction)

cardctl suspend和cardctl resume用于无需卸载相关驱动程序的情况下关闭卡。cardctl reset用于尝试重设和重新配置卡。cardctl insert和cardctl eject用于仿真卡的物理的插入和删除动作。推荐在退出卡之前，执行cardctl eject命令。/etc/rc.d/rc.pcmcia stop会卸载所有的pcmcia包。

		于辰涛，联想（北京）电脑公司软件工程师。目前主要从事Linux系统安装程序的开发工作，主要研究兴趣是操作系统的工作机制和开发底层系统程序。您可以通过电子邮件 [e-mail] 跟他联系。