usb子系统重要的数据结构分析

usb子系统重要的数据结构分析：
第一：逻辑结构
1. 设备 usb_device       //代表一个具有复合功能的设备
2. 配置 usb_host_config  //功能的组合
3. 接口 usb_interface    //一种功能
4. 设置 usb_host_interface//一种功能的设置
5. 端点 usb_host_endpoint //该设置中的
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
struct usb_device {
    int        devnum;//在usb总线上的地址
    char        devpath[16];
    u32        route;
    enum usb_device_state    state;//该设备所处的状态，有attached,power,defualt,address,config,suspend
    enum usb_device_speed    speed;//该设备的速度

    struct usb_tt    *tt;
    int        ttport;

    unsigned int toggle[2];//实现交替传输，data0，data1

    struct usb_device *parent;//该设备的父设备，也就是hub，除非是该设备是root hub
    struct usb_bus *bus;//该设备所依附的总线
    struct usb_host_endpoint ep0;//该设备的端点0，该端点比较特殊，只属于该设备

    struct device dev;//设备驱动模型的dev

    struct usb_device_descriptor descriptor;//该device的设备描述符
    struct usb_host_config *config;//该device所具有的config

    struct usb_host_config *actconfig;//当前生效的config
    struct usb_host_endpoint *ep_in[16];//该device的in端点
    struct usb_host_endpoint *ep_out[16];//该device的out端点

    char **rawdescriptors;

    unsigned short bus_mA;//总线上可用的电流
    u8 portnum;//父设备的接口号，也就是hub的第几个端口
    u8 level;

    unsigned can_submit:1;
    unsigned persist_enabled:1;
    unsigned have_langid:1;
    unsigned authorized:1;
    unsigned authenticated:1;
    unsigned wusb:1;//设备是否是无线usb
    int string_langid;

    /* static strings from the device */
    char *product;
    char *manufacturer;
    char *serial;

    struct list_head filelist;
#ifdef CONFIG_USB_DEVICE_CLASS
    struct device *usb_classdev;
#endif
#ifdef CONFIG_USB_DEVICEFS
    struct dentry *usbfs_dentry;
#endif

#if defined(CONFIG_USB_PEHCI_HCD) || defined(CONFIG_USB_PEHCI_HCD_MODULE)
    /*otg add ons */
    u8 otgdevice;                /*device is otg type */

    /*otg states from otg driver, suspend, enumerate, disconnect */
    u8 otgstate;
    void *otgpriv;
    void (*otg_notif) (void *otg_priv,
                unsigned long notif, unsigned long data);
    void *hcd_priv;
    void (*hcd_suspend) (void *hcd_priv);
#endif
    int maxchild;//如果该设备是hub，该hub有多少端口
    struct usb_device *children[USB_MAXCHILDREN];//如果是hub，则表示连接在该hub上的设备

    u32 quirks;
    atomic_t urbnum;//该设备一共提交的urb数量

    unsigned long active_duration;

#ifdef CONFIG_PM
    unsigned long last_busy;
    int autosuspend_delay;
    unsigned long connect_time;

    unsigned do_remote_wakeup:1;
    unsigned reset_resume:1;
#endif
    struct wusb_dev *wusb_dev;
    int slot_id;
};
//该结构的操作宏
#define    to_usb_device(d) container_of(d, struct usb_device, dev)//通过设备驱动模型的dev，获得usb_device结构体

static inline struct usb_device *interface_to_usbdev(struct usb_interface *intf)
{
    return to_usb_device(intf->dev.parent);
}

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struct usb_host_config {
    struct usb_config_descriptor    desc;//配置描述符

    char *string;        /* iConfiguration string, if present */

    /* List of any Interface Association Descriptors in this
     * configuration. */
    struct usb_interface_assoc_descriptor *intf_assoc[USB_MAXIADS];

    struct usb_interface *interface[USB_MAXINTERFACES];//该config所支持的interface数量，支持的接口数目在配置描述符中描述

    /* Interface information available even when this is not the
     * active configuration */
    struct usb_interface_cache *intf_cache[USB_MAXINTERFACES];

    unsigned char *extra;   /* Extra descriptors */
    int extralen;
};
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
struct usb_interface {
    struct usb_host_interface *altsetting;//当前接口的可用设置

    struct usb_host_interface *cur_altsetting;//当前活动的设置
    unsigned num_altsetting;//可选设置的数目

    /* If there is an interface association descriptor then it will list
     * the associated interfaces */
    struct usb_interface_assoc_descriptor *intf_assoc;

    int minor;            /* minor number this interface is bound to */
    enum usb_interface_condition condition;        /* state of binding */
    unsigned sysfs_files_created:1;    /* the sysfs attributes exist */
    unsigned ep_devs_created:1;    /* endpoint "devices" exist */
    unsigned unregistering:1;    /* unregistration is in progress */
    unsigned needs_remote_wakeup:1;    /* driver requires remote wakeup */
    unsigned needs_altsetting0:1;    /* switch to altsetting 0 is pending */
    unsigned needs_binding:1;    /* needs delayed unbind/rebind */
    unsigned reset_running:1;
    unsigned resetting_device:1;    /* true: bandwidth alloc after reset */

    struct device dev;        /* interface specific device info */
    struct device *usb_dev;
    atomic_t pm_usage_cnt;        /* usage counter for autosuspend */
    struct work_struct reset_ws;    /* for resets in atomic context */
};
#define    to_usb_interface(d) container_of(d, struct usb_interface, dev)//通过设备驱动模型的dev，获得usb_interface结构体

static inline void *usb_get_intfdata(struct usb_interface *intf)
{
    return dev_get_drvdata(&intf->dev);
}

static inline void usb_set_intfdata(struct usb_interface *intf, void *data)
{
    dev_set_drvdata(&intf->dev, data);
}

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//上面的配置中有设置，该设置里有接口描述符和端点
struct usb_host_interface {
    struct usb_interface_descriptor    desc;//接口描述符

    /* array of desc.bNumEndpoint endpoints associated with this
     * interface setting.  these will be in no particular order.
     */
    struct usb_host_endpoint *endpoint;//该设置中的端点

    char *string;        /* iInterface string, if present */
    unsigned char *extra;   /* Extra descriptors */
    int extralen;
};
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//设置中的端点描述符,单向的传输管道
struct usb_host_endpoint {
    struct usb_endpoint_descriptor    desc;//端点描述符
    struct usb_ss_ep_comp_descriptor    ss_ep_comp;
    struct list_head            urb_list;
    void                    *hcpriv;
    struct ep_device            *ep_dev; /* For sysfs info */

    unsigned char *extra;   /* Extra descriptors */    
    int extralen;
    int enabled;
};


第二:描述符
1. 设备描述符struct usb_device_descriptor
2. 配置描述符struct usb_config_descriptor
3. 接口描述符struct usb_interface_descriptor
4. 端点描述符struct usb_endpoint_descriptor

//设备描述符
struct usb_device_descriptor {
    __u8  bLength;//端点描述符长度，单位为Byte
    __u8  bDescriptorType;//描述符的类型

    __le16 bcdUSB;//以bcd码，标出的usb的版本号
    __u8  bDeviceClass;//该设备所属的类
    __u8  bDeviceSubClass;//该设备所属的子类
    __u8  bDeviceProtocol;//该设备所用的协议
    __u8  bMaxPacketSize0;//端点0的最大包大小
    __le16 idVendor;//厂商id
    __le16 idProduct;//产品id
    __le16 bcdDevice;//设备版本号
    __u8  iManufacturer;//制造商描述符串索引
    __u8  iProduct;//产品描述符串索引
    __u8  iSerialNumber;//usb串号串索引
    __u8  bNumConfigurations;//该设备所拥有的配置个数
} __attribute__ ((packed));
//配置描述符
struct usb_config_descriptor {
    __u8  bLength;//端点描述符长度，单位为Byte
    __u8  bDescriptorType;//描述符的类型

    __le16 wTotalLength;//配置描述符的总长度
    __u8  bNumInterfaces;//该配置下的接口个数
    __u8  bConfigurationValue;//该配置的索引
    __u8  iConfiguration;//配置描述符串索引
    __u8  bmAttributes;
    __u8  bMaxPower;//该配置所能供应的最大电流，以2mA为单位
} __attribute__ ((packed));
//接口描述符
struct usb_interface_descriptor {
    __u8  bLength;//端点描述符长度，单位为Byte
    __u8  bDescriptorType;//描述符的类型

    __u8  bInterfaceNumber;//接口号
    __u8  bAlternateSetting;//可选设置
    __u8  bNumEndpoints;//该接口所具有的端点数量
    __u8  bInterfaceClass;
    __u8  bInterfaceSubClass;
    __u8  bInterfaceProtocol;
    __u8  iInterface;//接口描述符串索引
} __attribute__ ((packed));
//端点描述符
struct usb_endpoint_descriptor {
    __u8  bLength;//端点描述符长度，单位为Byte
    __u8  bDescriptorType;//描述符的类型

    __u8  bEndpointAddress;//包含端点方向（最高位，使用USB_ENDPOINT_DIR_MASK,它的含义就是0x80,判断端点方向），端点地址（0-3位，与0xff进行与操作）
    __u8  bmAttributes;//端点类型，四种传输类型
    __le16 wMaxPacketSize;//该端点能发送接收的最大包大小
    __u8  bInterval;//主机对设备的查询时间

    /* NOTE:  these two are _only_ in audio endpoints. */
    /* use USB_DT_ENDPOINT*_SIZE in bLength, not sizeof. */
    __u8  bRefresh;
    __u8  bSynchAddress;
} __attribute__ ((packed));
//注意：0号端点是特殊的端点，它没有自己的端点描述符

总结：这8个数据结构的基本关系是
通过usb_device 可以找到 usb_host_config和struct usb_device_descriptor
通过usb_host_config可以找到usb_interface和struct usb_config_descriptor
通过usb_interface可以找到usb_host_interface
通过usb_host_interface可以找到truct usb_interface_descriptor 和 usb _host_endpoint
通过 usb_host_endpoint可以找到usb_endpoint_descriptor