USB gadget设备驱动解析（1） [精华]

作者：刘洪涛，金牌讲师。

利用Linux USB gadget设备驱动可以实现一些比较有意思的功能，举两个例子： 1、一个嵌入式产品中的某个存储设备，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，这个功能被广泛的应用于手机、数码相机等产品中。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地址，并进行网络通讯，俗称USBNET。

所有USB通讯的设备端都有usb device程序，通常称它们为usb固件。在一些功能简单的设备里，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操作系统的复杂的嵌入式系统中，要完成usb device程序，就会要求你不仅熟悉usb device控制器的操作，还要熟悉操作系统的驱动架构。

我想通过 “功能体验”、“驱动调试”、“gadget驱动结构分析”、“编写一个自己的gadget驱动”这4个方面解析linux usb gadget设备驱动的编写方法。

一、linux模拟U盘功能的实现

在硬件环境为华清远见的fs2410平台，软件环境为linux-2.6.26的linux系统上，实现模拟U盘的功能。

向内核添加代码

#include
    #include
    #include

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

/*USB device上拉电阻处理 */
    static void smdk2410_udc_pullup(enum s3c2410_udc_cmd_e cmd)
    {
        u8 *s3c2410_pullup_info[] = {
            " ",
            "Pull-up enable",
            "Pull-up disable",
            "UDC reset, in case of"
        };
        printk("smdk2410_udc: %s\n",s3c2410_pullup_info[cmd]);
        s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPG9, S3C2410_GPG9_OUTP);
        switch (cmd)
        {
            case S3C2410_UDC_P_ENABLE :
               
            s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPG9, 1);   //set gpg9 output HIGH
                break;
            case S3C2410_UDC_P_DISABLE :
                s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPG9, 0);   //set gpg9 output LOW
                break;
            case S3C2410_UDC_P_RESET :
                //FIXME!!!
                break;
            default:
                break;
        }
    }

static struct s3c2410_udc_mach_info smdk2410_udc_cfg __initdata = {
        .udc_command    = smdk2410_udc_pullup,
    };

static struct platform_device *smdk2410_devices[] __initdata = {
    …,
    &s3c_device_usbgadget,  /*USB gadget device设备登记*/
    };

static void __init sdmk2410_init(void)    
    {
       u32 upll_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;
       /* Turn off suspend on both USB ports, and switch the
        * selectable USB port to USB device mode. */

   s3c2410_modify_misccr(S3C2410_MISCCR_USBHOST |
                 S3C2410_MISCCR_USBSUSPND0 |
                 S3C2410_MISCCR_USBSUSPND1, 0x0);
      /* 设置USB时钟 */
      upll_value = (
           0x78 << S3C2410_PLLCON_MDIVSHIFT)
            | (0x02 << S3C2410_PLLCON_PDIVSHIFT)
            | (0x03 << S3C2410_PLLCON_SDIVSHIFT);
      while (upll_value != readl(S3C2410_UPLLCON)) {
          writel(upll_value, S3C2410_UPLLCON);
          udelay(20);      
        }
    }

修改drivers/usb/gadget/file_storage.c

static void start_transfer(struct fsg_dev *fsg, struct usb_ep *ep,
                struct usb_request *req, int *pbusy,
                enum fsg_buffer_state *state)
    {
        int     rc;
        udelay(800);
    ……
    }

配置内核支持U盘模拟

<*>   USB Gadget Support  --->
            USB Peripheral Controller (S3C2410 USB Device Controller)  --->
             S3C2410 USB Device Controller
    [*]       S3C2410 udc debug messages
       USB Gadget Drivers
         File-backed Storage Gadget

3、编译内核

#make zImage
    #make modules

在目录drivers/usb/gadget下生成g_file_storage.ko

加载驱动，测试功能

利用前面的生成的内核，启动系统后，加载g_file_storage.ko

#insmod g_file_storage.ko
    # insmod g_file_storage.ko file="/dev/mtdblock2" stall="0" removable="1"
    0.03 USB: usb_gadget_register_driver() 'g_file_storage'
    0.04 USB: binding gadget driver 'g_file_storage'
    0.05 USB: s3c2410_set_selfPowered()
    g_file_storage gadget: File-backed Storage Gadget, version: 20 October 2004
    g_file_storage gadget: Number of LUNs="1"
    g_file_storage gadget-lun0: ro="0", file: /dev/mtdblock3
    0.06 USB: udc_enable called
    smdk2410_udc: Pull-up enable

连接设备到windows，windows系统会自动设备到一个新的U盘加入。格式化U盘，存入文件。卸载U盘后，在目标板上执行如下操作：

# mkdir /mnt/gadget
    # mount -t vfat /dev/mtdblock2 /mnt/gadget/
    #ls

可以看到windows存入U盘的文件。

二、usbnet功能的实现

配置内核支持usbnet

<*>   USB Gadget Support  --->
            USB Peripheral Controller (S3C2410 USB Device Controller)  --->
             S3C2410 USB Device Controller
    [*]       S3C2410 udc debug messages
       USB Gadget Drivers
         Ethernet Gadget (with CDC Ethernet support)
    [*]       RNDIS support

2、编译内核

#make zImage
    #make modules

在目录drivers/usb/gadget下生成g_ether.ko

3、加载驱动，测试功能

利用前面的生成的内核，启动系统后，加载g_ether.ko

#insmod g_ether.ko
    #ifconfig usb0 192.168.1.120
    ……
    usb0 Link encap:Ethernet HWaddr 5E:C5:F6:D4:2B:91
    inet addr:192.168.1.120 Bcast:192.168.1.255 Mask:255.255.255.0
    UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
    RX packets:253 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
    TX packets:43 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
    collisions:0 txqueuelen:1000
    RX bytes:35277 (34.4 KiB) TX bytes:10152 (9.9 KiB)

连接设备到windows，windows系统会提示安装驱动，根据提示安装上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地址等信息。然后就可以和目标系统通过USB实现网络通讯了。