/*******************
* USB总线特点
*******************/
1.物理连接
USB设备具有热插拔，即插即用的特点，可以从总线上获得+5V，小于等于500mA的电流;
根据USB系统规范，USB总线上总共可连接127个设备;
usb电缆级联的总长度不能超过30米;
2.usb地址
USB设备和USB主机间采用树形结构，主从通讯模式，通讯只能由主机发起;
在usb总线上，由usb主机为每个连接在总线上的usb设备(包含usb集线器及根集线器)分配一个地址，usb主机将通过设备地址访问设备；
每个usb设备新加入总线时都具有默认的地址0，在设备的枚举过程中，主机会为设备分配一个新的地址，当设备的枚举过程结束后，usb主机就会一直用新的设备地址和设备通讯了;
由于设备不能超过127个，因此usb采用7位地址;
3.数据传输
usb1.1和2.0为半双工传输，采用4根电缆，两根数据线D+和D-用于差分数据传输，另两根线Vbus和GND为usb设备供电。usb电缆最长不要超过5米;
usb3.0采用全双工传输，8根线缆，在usb2.0的基础上增加了2对高速传输专用的数据线;
usb1.1协议支持：
1.5Mbps的低速数据传输(low speed);
12Mbps的全速数据传输(full speed);
usb2.0协议增加:
480Mbps的高速数据传输(high speed);
usb3.0协议增加：
2.4Gbps(全双工)的超高速数据传输(super speed);
/***************************
* usb的描述符(descriptor)
***************************/
描述符提供了描述设备属性和特点的信息。当一个新的usb设备插入到usb总线后，usb主机首先要获得这个设备的描述符，从而确定这是个什么样的设备，然后才能开始后续的操作。
标准的描述符共有5种：
*设备描述符(device descriptor)
*配置描述符(configuration descriptor)
*接口描述符(interface descriptor)
*端点描述符(endpoint descriptor)
*字符串描述符(string descriptor)
在设备的枚举阶段，usb设备将按照一定的顺序向主机提供这些描述符。
(2)类(class)
usb设备连接到usb总线后，要想让设备工作起来，还需要加载对应的驱动程序。对于按照寄存器访问的设备，每个设备由于寄存器的名字，访问地址等一般是不相同的，所以要分别加载不同的驱动。由于市场上常常充满了大量不同公司生产的功能类似的设备，操作系统需要被迫为每个设备都提供不同的驱动，这会占用大量的资源。
针对这一情况，usb协议放弃了对设备寄存器，地址等的规定，采用全新的方式描述设备，并根据设备功能对设备进行分类。这样，usb设备只要遵循usb类规范，在插入usb总线后，就可以直接使用usb主机端提供的usb类驱动，完全不必再自行设计驱动程序了。
usb类为最终用户提供了很大的方便，比如我们常用的U盘设备，绝大多数都是采用大容量存储类(mass-storage class)设计的，这样，只要u盘插入的系统可以提供大容量存储类的驱动就可以了，不必为每个u盘都安装驱动程序。
usb规范中明确规定的设备类包括:
*语音设备类(audio device)
-针对麦克风，音响等语音/音频设备
*通信设备类(communications device)
-针对电话，调制解调器等设备
*芯片/智能卡接口设备类(chip/smart card interface devices)
-针对符合ISO/IEC7816规范的设备
*设备固件更新类(device firmware upgrade)
-用于更新usb设备上的固件
*影像设备(imaging device)
-针对扫描仪，数码相机等设备
*人机交互设备类(human interface device)
-针对鼠标，键盘，游戏杆等设备
*IrDA设备类(IrDA bridge device)
-针对IrDA(红外)设备
*大容量存储设备类(mass storage device)
针对CD-ROM，U盘等设备
*物理接口设备类(physical interface device)
-针对具有实时物体反馈的设备
*电源设备类(power device)
针对电源控制等设备
*打印机设备类(printer device)
-针对打印机设备
*监视器设备类(monitor device)
-针对显示器等设备
(3)功能(function)/接口(interface)
从用户的角度来看,usb设备可以提供各类功能,而从设备角度来说,用接口来描述一项单一的功能.一个物理的usb设备内部可能有多个不同的接口(比如一个既有鼠标又有游戏杆的设备)
(4)端点(endpoint)
端点是usb设备和usb主机的通讯管道。每一个端点都有自己的端点号，一个设备最多有16个端点(用4位端点号区分)，端点号由设备自行分配。每个端点只支持一种传输方式，除了支持控制传输的端点外，每个端点是单向的。
3.usb的通信
usb的通讯可以分为3层：
信号层：最底层，传输单元为包(packet)，其传输由usb物理器件负责
协议层：传输单元为事务处理(transaction)，对应设备的endpoint
数据传输层：传输单元为传输(transfer)，对应设备的interface
(1)包packet
一个数据包最多由5个部分组成：
同步字段(SYNC)；PID字段；数据字段；CRC字段；包结尾字段(EOP)
pid字段为包标识符，表明包的类型，共有10种：
a.令牌包
输出(OUT); 输入(IN); 桢起始(SOF); 设置(setup)
b.数据包
数据0(DATA0); 数据1(DATA1)
C.握手包
确认(ACK); 不确认(NAK); 停止(STALL)
d.专用包
前同步(PRE)
out,in和setup包中包含了设备的地址和端点号(7位地址+4位端点号)；
sof包包含11位的桢号；
data0和data1包中包含8到1023个字节的数据(在发送数据包之前，必须先由主机发送一个out/in/setup包，从而确定数据包的发送对象以及方向)
ack/nak/stall包中只有pid类型，不含数据，ack可以由主机或设备发送，而nak和stall只能由设备发送
/***************************
* USB驱动程序
***************************/
USB是主机和外围总线间的一种连接方式，最高支持480Mbps的通信速率。USB在技术上采用单主方式实现，USB设备在没有主控制器要求的情况下是不能发送数据的。USB设备连接到USB集线器上，两者通过4线电缆(地线，电源线和两根差分信号线)
USB协议规定了一些特定的类型标准，如果一个USB设备遵循这些类型标准，就不需要特定的驱动程序，这些类型称为类(class)。类型包括存储设备，键盘、鼠标、游戏杆、网络设备，调制解调器等。不符合标准类型的USB设备需要特定的驱动程序。
USB驱动主要有3类：
(1)USB host driver
(2)USB device driver
(3)USB gadget driver
USB设备驱动构架在USB核心上，USB核心为驱动程序提供了一个访问设备硬件的接口，不必考虑当前采用的host控制器。架构间的关系如下：
USB设备驱动 -> USB核心(usb协议栈) ->USB host驱动(UHCI/OHCI/EHCI驱动)
和USB设备相关的概念包括配置，接口，设置和端点。配置描述了一个USB设备的特性，一个配置可以包括多个接口；USB设备驱动绑定到接口而不是整个设备上；一个接口通过若干端点和USB主控制器通信；一个接口可以选择多种设置，每种设置采用不同的端口特性。
* - devices have one (usually) or more configs;
* - configs have one (often) or more interfaces;
* - interfaces have one (usually) or more settings;
* - each interface setting has zero or(usually) more endpoints.
Devices may also have class-specific or vendor-specific descriptors.
1.端点(usb_host_endpoint)
---------------------------
USB通过端点(endpoint)通信，端点是单或双方向的，从主机到设备或从设备到主机，可以看作是一个管道。
USB有4种不同的端点类型：
(1)控制(control)
通常用于配置设备，获取设备信息，发送命令到设备，获取设备状态等。每个设备都有一个"端点0"控制端点。USB协议保证控制端点的带宽。控制传输常常分为三个阶段：
*设置阶段(setup)
由一个setup包和一个data包组成
*数据阶段(data)
数据阶段是可选的，既可以没有，也可以传输多个数据包。数据阶段的方向由设置阶段决定，由一个in/out包引导一个data包
*状态阶段(status)
由in/out包和一个零长度的data包组成，in/out的方向和数据阶段正相反
(2)中断(interrupt)
以固定的速率传输少量数据。USB的鼠标和键盘主要采用中断方式传输。USB协议保证中断端点的带宽。
(3)批量(bulk)
用于传输大量数据。类似于TCP，数据可靠性有保证，传输时间无保证。常用于打印机，存储设备，网络设备等
(4)等时(isochronous)
类似于UDP，协议不保证数据可靠到达。常用于音频和视频设备
批量和控制是异步的，由驱动按需要使用；
等时和中断是周期性的，一旦启用就要分配带宽；
用于描述端点的结构体有两个，usb_host_endpoint和usb_endpoint_descriptor。根据USB设备枚举时传来的信息填充：
struct usb_host_endpoint {
struct usb_endpoint_descriptor desc;
struct list_head urb_list;
void *hcpriv;
struct ep_device *ep_dev;
/* For sysfs info */
unsigned char *extra;
/* Extra descriptors */
int extralen;
int enabled;
};
/* 根据设备端点描述符的内容填充 */
struct usb_endpoint_descriptor {
__u8 bLength;
__u8 bDescriptorType;
__u8 bEndpointAddress;
__u8 bmAttributes;
__le16 wMaxPacketSize;
__u8 bInterval;
/* 下面两个只用在音频设备的端点上，所以，使用 USB_DT_ENDPOINT*_SIZE in bLength, not sizeof. */
__u8 bRefresh;
__u8 bSynchAddress;
} __attribute__ ((packed));
#define USB_DT_ENDPOINT_SIZE 7
#define USB_DT_ENDPOINT_AUDIO_SIZE 9
/* Audio extension */
@bEndpointAddress
特定端点的USB地址。bit7中还包含了端点的方向。可以结合宏USB_DIR_OUT(0，从主机到设备)和USB_DIR_IN(0x80，从设备到主机)使用。
一个设备最多16个端点(4位端点号)，和传输方向结合后，可形成32个管道：
USB_ENDPOINT_NUMBER_MASK 0x0f
USB_ENDPOINT_DIR_MASK 0x80
@bmAttributes
端点的类型。结合USB_ENDPOINT_XFERTYPE_MASK使用
USB_ENDPOINT_XFERTYPE_MASK 0x03
USB_ENDPOINT_XFER_CONTROL 0
USB_ENDPOINT_XFER_ISOC 1
USB_ENDPOINT_XFER_BULK 2
USB_ENDPOINT_XFER_INT 3
@wMaxPacketSize
端点一次可以处理的最大字节数。驱动可以发送大于此值的数据到端点
@bInterval
中断类型端点的时间间隔。以ms为单位
2.接口(usb_interface)
---------------------------
一个接口对应一个功能，而一个功能需要一个驱动程序，所以包含多个接口的设备需要有多个驱动程序。接口可以有不同的setting，最初状态为setting0
struct usb_host_interface {
struct usb_interface_descriptor desc;
/*desc.bNumEndpoint说明本接口使用几个端点*/
struct usb_host_endpoint *endpoint;
/*本接口所包含端点的数组头*/
char *string;
unsigned char *extra;
int extralen;
};
/*一个接口有几个setting，就会填充几个usb_host_interface，但同一时间只有其中一个可用 */
struct usb_interface_descriptor {
__u8 bLength;
__u8 bDescriptorType;
__u8 bInterfaceNumber;
__u8 bAlternateSetting;
__u8 bNumEndpoints;
__u8 bInterfaceClass;
__u8 bInterfaceSubClass;
__u8 bInterfaceProtocol;
__u8 iInterface;
}__attribute__((packed));
USB_DT_INTERFACE_SIZE 9
上面的结构体是在设备枚举时填充的，而内核使用usb_interface来描述接口，类似于pci_dev，usb核心会在调用usb驱动时传入usb_interface.
struct usb_interface {
struct usb_host_interface *altsetting;
struct usb_host_interface *cur_altsetting;
unsigned num_altsetting;
/*在usb_interface中，可以选择不同的接口setting*/
...
int minor; /* 当使用usb major时有用(180) */
struct device dev;
struct device *usb_dev; /* usb class */
...
};
如果调用了usb_register_dev，则在usb_driver的probe函数中将通过usbcore分配的minor保存到usb_interface->minor中
3.配置(usb_host_config)
---------------------------
USB接口被捆绑为配置。一个设备可以有多个配置，同一时刻只能激活其中之一。
*设备通常有一个或多个配置(config)
*配置通常有一个或多个接口(interface)
*接口通常有一个或多个设置(setting)
*接口没有或者有一个以上的端点(endpoint)
struct usb_host_config {
struct usb_config_descriptor desc;
char *string;
...
struct usb_interface *interface[USB_MAXINTERFACES];
struct usb_interface_cache *intf_cache[USB_MAXINTERFACES];
/*xx_cache中为usb_host_interface分配了空间，而usb_interface只有指针*/
unsigned char *extra; /*Extra descriptors*/
int extralen;
};
#define USB_MAXINTERFACES 32
struct usb_config_descriptor {
__u8 bLength;
__u8 bDescriptorType;
__le16 wTotalLength;
/*属于此配置的所有接口描述符和端点描述符的总大小*/
__u8 bNumInterfaces;
__u8 bConfigurationValue;
__u8 iConfiguration;
__u8 bmAttributes;
__u8 bMaxPower;
} __attribute__ ((packed));
USB_DT_CONFIG_SIZE 9
/* from config descriptor bmAttributes */
USB_CONFIG_ATT_ONE (1 << 7) /*必须设置*/
USB_CONFIG_ATT_SELFPOWER (1 << 6) /*自供电*/
USB_CONFIG_ATT_WAKEUP(1 << 5) /*可唤醒 */
USB_CONFIG_ATT_BATTERY(1 << 4) /*电池供电*/
4.设备(usb_device)
---------------------------
内核用usb_device描述整个设备，一个设备可以包含多个usb_interface。所以，可能有多个usb_driver对应同一个usb_device。
struct usb_device {
int devnum; /* Address on USB bus */
char devpath [16];
/* Use in messages: /port/port/... */
enum usb_device_state state;
enum usb_device_speed speed;
...
unsigned int toggle[2];
/* 每个端口一位:([0] = IN, [1] = OUT) */
struct usb_device *parent;
struct usb_bus *bus;
struct usb_host_endpoint ep0;
struct device dev;
struct usb_device_descriptor descriptor;
struct usb_host_config *config;
/*config的数量在device_des~的bNumConfigurations*/
struct usb_host_config *actconfig;
/*usb_host_config包含usb_interface的指针*/
struct usb_host_endpoint *ep_in[16];
struct usb_host_endpoint *ep_out[16];
...
#ifdef CONFIG_USB_DEVICE_CLASS
struct device *usb_classdev;
#endif
#ifdef CONFIG_USB_DEVICEFS
struct dentry *usbfs_dentry;
#endif
struct usb_device *children[USB_MAXCHILDREN];
...
};
struct usb_device_descriptor {
__u8 bLength;
__u8 bDescriptorType;
__le16 bcdUSB;
__u8 bDeviceClass;
__u8 bDeviceSubClass;
__u8 bDeviceProtocol;
__u8 bMaxPacketSize0;
__le16 idVendor;
__le16 idProduct;
__le16 bcdDevice;
__u8 iManufacturer;
__u8 iProduct;
__u8 iSerialNumber;
__u8 bNumConfigurations;
} __attribute__ ((packed));
USB_DT_DEVICE_SIZE 18
usb_interface和usb_device具有父子关系：
#define interface_to_usbdev(intf) \
container_of(intf->dev.parent, struct usb_device, dev)
*设备通常有一个或多个配置(config)
*配置通常有一个或多个接口(interface)
*接口通常有一个或多个设置(setting)
*接口没有或者有一个以上的端点(endpoint)
结构体间的关系：
(1)usb_device->actconfig
指向usb_host_config(对应config);
(2)usb_host_config->interface
指向usb_interface的指针数组(对应interface)
(3)usb_interface->cur_altsetting
指向usb_host_interface(对应setting);
(4)usb_host_interface->endpoint
指向usb_host_endpoint的数组，数组长度保存在desc.bNumEndpoint(对应endpoint);
(5)usb_host_endpoint
包含和本端点相关的urb的链表头urb_list(对应urb);
5.在用户空间获得usb信息
---------------------------
如果内核支持usbfs，那么在/proc/bus/usb中会有当前系统usb设备的一些信息；如果内核支持sysfs，则在/sys下会有相应内容。
(1)usbfs
usbfs缺省mount到/proc/bus/usb目录下。实现代码在linux/drivers/usb/core/inode.c中。
/proc/bus/usb下文件的说明和操作方式，请参考Documentations/usb/proc_usb_info.txt。
其中devices文件是ascii形式的信息，而001/002形式的文件是二进制信息，还可以通过ioctl操作。支持的IOCTL命令在，参考linux/drivers/usb/core/devio.c。
ioctl命令需要在驱动usb_driver中提供ioctl函数支持，一般只有集线器需要。
(2)lsusb
使用lsusb-v命令，可以查看当前系统usb设备描述符的详细信息，前提是必须支持usbfs。
查看文件/usr/share/usb.ids，列出了目前支持的usb设备的vendor，product，interface等信息。在该文件的最后，还列出了标准usb设备类的class，subclass，protocol等信息。
(3)sysfs
在/sys下，无论是物理usb设备(usb_device)还是单独的usb接口(usb_interface)，在sysfs中均表示为单独的设备。
而usb主控制器对应usb总线。
以usb鼠标为例，我机器上的目录为：
$>ls /sys/devices/pci0000:00/0000:00:04.2/usb1/1-2/1-2:1.0
目录说明：
(1)0000:00:04.2
是usb主机控制器所对应的pci设备号
(2)usb1
是该控制器的根集线器编号，同时也是usb总线的编号
(3)1-2
设备名，1是该设备所在的集线器编号，2是设备所插入的端口号
(4)1-2:1.0
接口名。1-2是设备名，1.0为配置1，接口0
总之，在sysfs中usb设备的命名为：
根集线器-集线器端口号:配置.接口
如果有多级的usb集线器，则为：
根集线器-集线器端口号-集线器端口号:配置.接口
(4)sysfs下的usb主控制器(PCI信息)
我机器的usb主控制器在/sys下的内容如下：
$>ls /sys/devices/pci0000:00/0000:00:04.3
...
irq (12)
class (0x0c0300)
vendor (0x1106)
device (0x3038)
local_cpus (1)
resource
resource4
pools
usb_host:usb_host2@ (指向class/usb_host/usb_host2/)
driver@
(指向/bus/pci/drivers/uhci_hcd/)
usb2/ (包含了usb总线2下的设备)
$>cat pools
poolinfo - 0.1
uhci_qh 12 42 96 1
uhci_td 2 85 48 1
buffer-2048 0 0 2048 0
buffer-512 0 0 512 0
buffer-128 0 0 128 0
buffer-32 1 128 32 1
$>cat uevent
DRIVER=uhci_hcd
PHYSDEVBUS=pci
PHYSDEVDRIVER=uhci_hcd
PCI_CLASS=C0300
PCI_ID=1106:3038
PCI_SUBSYS_ID=0925:1234
PCI_SLOT_NAME=0000:00:04.3
MODALIAS=pci:v00001106d00003038sv00000925sd00001234bc0Csc03i00
(5)sysfs下的usb总线(host控制器信息)
$>ls /sys/devices/pci0000:00/0000:00:04.3/usb2
...
bcdDevice (0206)
bConfigurationValue (1,可写入以改变配置)
bDeviceClass (09)
bDeviceProtocol (00)
bDeviceSubClass (00)
bmAttributes (e0)
bMaxPacketSize0 (64)
bMaxPower (0mA)
bNumConfigurations (1)
bNumInterfaces (1)
busnum (2)
dev (189:128)
devnum (1)
idProduct (0000)
idVendor (0000)
manufacturer (Linux 2.6.24 uhci_hcd)
maxchild (2,4端口hub为4)
product (UHCI Host Controller)
quirks (0x0)
serial (0000:00:04.3)
speed (12)
urbnum (73)
version (1.10,高速host为2.0)
driver@ (/bus/usb/drivers/usb/)
subsystem@ (bus/usb/)
ep_00@
(/class/usb_endpoint/usbdev2.1_ep00/)
usb_device:usbdev2.1@
(/class/usb_device/usbdev2.1/)
usb_endpoint:usbdev2.1_ep00@
(/class/usb_endpoint/usbdev2.1_ep00/)
2-0:1.0/ (根hub的接口)
2-1/ (总线下的设备)
(6)根hub接口
$>ls .../usb2/2-0:1.0
bAlternateSetting (0)
bInterfaceClass (09)
bInterfaceNumber (00)
bInterfaceProtocol (00)
bInterfaceSubClass (00)
bNumEndpoints (01)
uevent
bus@ (/bus/usb)
driver@ (/bus/usb/drivers/hub)
ep_81@ (/class/usb_endpoint/usbdev2.1_ep81)
usb_endpoint:usbdev2.1_ep81@
(/class/usb_endpoint/usbdev2.1_ep81)
$>cat uevent
DEVTYPE=usb_interface
DRIVER=hub
PHYSDEVBUS=usb
PHYSDEVDRIVER=hub
DEVICE=/proc/bus/usb/002/001
PRODUCT=0/0/206
TYPE=9/0/0
INTERFACE=9/0/0
MODALIAS=usb:v0000p0000d0206dc09dsc00dp00ic09isc00ip00
(7)USB总线下的设备
$>ls .../0000:00:04.3/usb2/2-1
...
bcdDevice (0400)
bConfigurationValue (1)
bDeviceClass (00)
bDeviceProtocol (00)
bDeviceSubClass (00)
bmAttributes (a0)
bMaxPacketSize0 (8)
bMaxPower (44mA)
bNumConfigurations (1)
bNumInterfaces (1)
busnum (2)
dev (189:129)
devnum (2)
idProduct (6001)
idVendor (0403)
manufacturer (FTDI)
maxchild (0)
product (USB Serial Converter)
quirks (0x0)
serial (FTDGF9E4)
speed (12)
uevent
urbnum (11)
version (1.10)
bus@ /bus/usb/
driver@ /bus/usb/drivers/usb/
(定义在usb/generic.c中的usb_device_driver，对应usb设备的驱动)
ep_00@ /class/usb_endpoint/usbdev2.2_ep00/
usb_device:usbdev2.2@ /class/usb_device/usbdev2.10/
usb_endpoint:usbdev2.2_ep00@ /class/usb_endpoint/usbdev2.2_ep00/
2-1:1.0/ (2-1设备下的接口0)
$>cat uevent
MAJOR=189
MINOR=129
DEVTYPE=usb_device
DRIVER=usb
PHYSDEVBUS=usb
PHYSDEVDRIVER=usb
DEVICE=/proc/bus/usb/002/02
PRODUCT=403/6001/400
TYPE=0/0/0
BUSNUM=002
DEVNUM=02
(8)设备中的接口
$>ls 0000:00:04.3/usb2/2-1/2-1:1.0
...
bAlternateSetting (0)
bInterfaceClass (ff)
bInterfaceNumber (00)
bInterfaceProtocol (ff)
bInterfaceSubClass (ff)
bNumEndpoints (02)
interface (USB Serial Converter)
bus@ /bus/usb
driver@ /bus/usb/drivers/ftdi_sio
ep_02@ /class/usb_endpoint/usbdev2.2_ep02
ep_81@ /class/usb_endpoint/usbdev2.2_ep81
ttyUSB0/ (和usb接口相关的具体设备的内容)
(9)USB串口设备(ttyUSB0)
event_char (write only)
latency_timer (16)
port_number (0)
uevent
bus@ /bus/usb-serial/
driver@ /bus/usb-serial/drivers/ftdi_sio/
subsystem@ /bus/usb-serial/
tty:ttyUSB0@ /class/tty/ttyUSB0/
$>cat uevent
DRIVER=ftdi_sio
PHYSDEVBUS=usb-serial
PHYSDEVDRIVER=ftdi_sio
6.usb设备文件和/sys/class
-------------------------------
(1)usb主设备号
#define USB_MAJOR 180
#define USB_DEVICE_MAJOR 189
(2)usb设备文件
在/dev下，可以找到采用189作为主设备号的设备，如：
usbdev1.1 189, 0 (usb主控制器1，对应总线1)
usbdev1.2 189, 1 (鼠标，接在host1上)
usbdev2.1 189, 128 (usb主控制器2，对应总线2)
usbdev2.2 189, 129 (usb转串口设备，接在host2上)
这些设备文件由udevd创建，其设备号来源于/sys/class/usb_device。
$>tree /sys/class/usb_device
|-- usbdev1.1
| |-- dev (189:129)
| |-- device -> ../../../devices/pci0000:00/0000:00:04.2/usb1
| |-- power
| | `-- wakeup
| |-- subsystem -> ../../../class/usb_device
| `-- uevent
|-- usbdev1.2
|-- usbdev2.1
`-- usbdev2.2
...
其中uevent文件的内容是：
$>cat uevent
MAJOR=189
MINOR=129
PHYSDEVPATH=/devices/pci0000:00/0000:00:04.3/usb2/2-1
PHYSDEVBUS=usb
PHYSDEVDRIVER=usb
(3)端点文件
在/dev下，可以找到采用254作为主设备号的usb端点设备，254应该是由系统自动分配的，如：
usbdev1.1_ep00 254, 0
usbdev1.1_ep81 254, 1
usbdev1.2_ep00 254, 4
usbdev1.2_ep81 254, 5
usbdev2.1_ep00 254, 2
usbdev2.1_ep81 254, 3
usbdev2.2_ep00 254, 6
usbdev2.2_ep02 254, 8
usbdev2.2_ep81 254, 7
这些设备文件由udevd创建，其设备号来源于/sys/class/usb_endpoint，该目录下共8个子目录，对应8个端点:
$>ls /sys/class/usb_endpoint/usbdev2.2_ep02
bEndpointAddress (02)
bInterval (00)
bLength (07)
bmAttributes (02)
dev (254:8)
direction (out)
interval (0ms)
subsystem@ (/class/usb_endpoint)
type (Bulk)
uevent
wMaxPacketSize (0040)
$>cat uevent
MAJOR=254
MINOR=8
PHYSDEVPATH=/devices/pci0000:00/0000:00:04.3/usb2/2-1/2-1:1.0
PHYSDEVBUS=usb
PHYSDEVDRIVER=ftdi_sio
=========================
URB (usb请求块)
=========================
USB驱动程序通过urb(usb请求块)和usb设备通信，urb和skbuff以及kiocb很象。设备驱动可以为一个端点分配多个urb，也可以为不同的端点重用同一个urb。设备中的每个端点都可以处理一个urb队列。
urb的典型生命周期如下：
*由USB驱动程序创建
*分配给一个特定usb设备的特定端点
*由USB驱动程序递交到USB核心
*由USB核心交到对应的USB主控制器驱动程序
*由主控制器传输数据
*当urb结束后，由USB主控制器驱动通知设备驱动
1.urb定义
------------------------
struct urb {
struct kref kref;
void *hcpriv;
atomic_t use_count;
...
struct usb_device *dev;
struct usb_host_endpoint *ep;
unsigned int pipe; /*用指定函数进行设置*/
int status; /*(return)non-ISO status */
unsigned int transfer_flags;
void *transfer_buffer;
dma_addr_t transfer_dma;
int transfer_buffer_length;
int actual_length;(return)
unsigned char *setup_packet;
/* (in) setup packet (control only) */
dma_addr_t setup_dma;
/* (in) dma addr for setup_packet */
int start_frame;
int number_of_packets;
/* (in) number of ISO packets */
int interval;
/* (modify)transfer interval(INT/ISO) */
int error_count;
/* (return) number of ISO errors*/
void *context;
/* (in) context for completion */
usb_complete_t complete;
/* (in) completion routine */
struct usb_iso_packet_descriptor iso_frame_desc[0]; /* (in) ISO ONLY */
};
参数说明：
(1)struct usb_device *dev (in)
urb要发送到的usb设备
(2)unsigned int pipe (in)
urb要发送到的pipe信息，包括设备号，端点号，传输方向，端点类型等，在驱动中采用如下宏初始化：
unsigned int usb_sndctrlpipe(struct usb_device *dev, unsigned int endpoint);
上面的宏用于初始化一个控制OUT端点。dev中包含了usb设备号，endpoint从interface信息获得。驱动将宏的返回值赋给urb->pipe即可
类似的宏还包括：
usb_rcvctrlpipe(dev,endpoint)
usb_sndisocpipe()
usb_rcvisocpipe()
usb_sndbulkpipe()
usb_rcvbulkpipe()
usb_sndintpipe()
usb_rcvintpipe()
(3)int status (return)
对于非ISOC的urb，status中记录了urb的当前状态，驱动可以在urb的结束回调函数中访问该值。有效值包括：
0: urb传输成功
-ENOENT：urb被usb_kill_urb调用终止
-EPROTO, -EILSEQ, -EOVERFLOW:
设备，设备的固件或者电缆发生了硬件故障
还有其他一些值，参见第三版P336-337，这些错误值定义在asm-generic/errno.h和asm-generic/errno-base.h中
(4)unsigned int transfer_flags (in)
urb的传输类型。可以设置为URB_SHORT_NOT_OK等。可用的标记定义在usb.h
(5)void *transfer_buffer; (in)
收发缓冲区指针，必须通过kmalloc创建
(6)dma_addr_t transfer_dma; (in)
是transfer_buffer的DMA地址
(7)int transfer_buffer_length; (in)
缓冲区长度。对于out端点，该值可以大于设备端点所允许的最大值，HCD会将urb中的大数据块分割非小块传输。不必提交一系列缓冲区小的urb
(8)int actual_length; (return)
urb完成后，返回的实际数据长度
(9)unsigned char *setup_packet; (in)
dma_addr_t setup_dma; (in)
用于控制urb的数据区。该区中的数据在transfer_buffer前面传送
(10)int start_frame; (modify)
int number_of_packets; (in)
int interval; (modify)
int error_count; (return)
都是针对等时传输(ISO)和中断传输的
(11)void *context; (in)
usb_complete_t complete;
当urb完全传输或发生错误时，usb核心调用complete函数。context类似于file->private_data，在回调函数中可以用urb->context获得设备结构体
typedef void (*usb_complete_t)(struct urb *);
(12)struct usb_iso_packet_descriptor iso_frame_desc[0];
针对等时urb。是等时数据包的数组，可以在单个urb中定义许多等时传输，还可用于收集单个传输的状态
struct usb_iso_packet_descriptor {
unsigned int offset;
unsigned int length;/*expected length*/
unsigned int actual_length;
int status;
};
2.创建和销毁urb
------------------------
urb必须采用动态创建和销毁。
(1)分配urb
struct urb *
usb_alloc_urb(int iso_packets, gfp_t mem_flags);
如果不创建等时urb，iso_packets为0；mem_flags传递给kmalloc，失败返回NULL
(2)释放urb
void usb_free_urb(struct urb *urb);
3.初始化urb
------------------------
通过usb_alloc_urb后，需要对返回的urb进行初始化
(1)中断urb
static inline void
usb_fill_int_urb (struct urb *urb,
struct usb_device *dev,
unsigned int pipe,
void *transfer_buffer,
int buffer_length,
usb_complete_t complete_fn,
void *context,
int interval);
pipe必须要用前面的usb_sndintpipe等初始化；
transfer_buffer必须用kmalloc分配；
(2)批量urb
static inline void
usb_fill_bulk_urb (struct urb *urb,
struct usb_device *dev,
unsigned int pipe,
void *transfer_buffer,
int buffer_length,
usb_complete_t complete_fn,
void *context);
(3)控制urb
static inline void
usb_fill_control_urb (struct urb *urb,
struct usb_device *dev,
unsigned int pipe,
unsigned char *setup_packet,
void *transfer_buffer,
int buffer_length,
usb_complete_t complete_fn,
void *context);
setup_packet: 设置数据包的数据
(4)等时urb
没有相应的初始化函数，需要手工初始化。例如：
urb->dev = dev;
urb->context = uvd;
urb->pipe = usb_rcvisocpipe(dev, uvd->video_endp-1);
urb->interval = 1;
urb->transfer_flags = URB_ISO_ASAP;
urb->transfer_buffer = cam->sts_buf[i];
urb->complete = koni_isoc_irq;
urb->number_of_packets = FRAMES;
urb->transfer_buffer_len = ...;
for(j=0; j
urb->iso_frame_desc[j].offset = j;
urb->iso_frame_desc[j].length = 1;
}
4.提交urb
------------------------
urb初始化完成后，就可以提交给usb核心了：
(1)提交
int usb_submit_urb(struct urb *urb, gfp_t mem_flags);
成功返回0；
mem_flags可以取GFP_ATOMIC,GFP_NOIO,GFP_KERNEL
(2)回调函数
如果usb_submit_urb调用成功，当urb结束时正好调用一次回调函数。
(3)取消urb
int usb_kill_urb(struct urb *);
int usb_unlink_urb(struct urb *);
kill用于终止一个urb的生命周期，通常在disconnet中调用；
unlink不等urb真正完结就返回，因此调用不会导致睡眠。
