全部博文（83）
分类： LINUX
2008-07-01 10:18:35
USB的意思是通用串行总线(Universal Serial Bus)，是一种扩展接口标准，主要用于不同计算机或其周边设备之间的通信。一些大众化的USB设备有键盘、鼠标、U盘、数码相机、CD和DVD外接读写器、打印机等。
目前USB标准有两种版本：USB 1.1 与USB 2.0。由于USB的前一版总是向后兼容的，所以USB 2.0兼容USB 1.1。最新的USB设备通常都是支持USB 2.0。USB 2.0支持的最大数据传输速率为480 MBps与60 MBps，这分别是USB 2.0与其所兼容的USB 1.1的数据传输速率。USB还具有支持设备热插拔的优点，这意味着不必重启系统即可使用USB设备。
在进行内核有关USB配置之前，先来了解一下它的一些知识细节。如果没有多少时间或者不想阅读这一节，可直接阅读一节。
USB系统有一个主控制器(host controller)，一些集线器(hub)（不是网络工具中的那个“集线器”）以及一个 根集线器(root hub)， 根集线器所能连接的USB设备的上限是127个。主控制器只是USB设备与操作系统之间的硬件接口。目前有两种主控制器接口(HCI, Host Controller Interface)：Compaq的OHCI (Open HCI)，Intel的UHCI (Universal HCI)和EHCI (Enhanced HCI)。OHCI/UHCI是针对USB 1.1的工业标准，而EHCI是针对USB 2.0的。
硬件商向程序员提供开发接口，即所谓的HCD (Host Controller Device)。通过HCD，USB设备可以与系统软件进行交互，看下面的图示会更易于理解这一点。
代码 1.1: USB一般体系结构 |
(软件层还有设备驱动之类的成份构成，但出于简化问题的目的，在此略去) |
USB设备可以有单独的驱动程序，也可以使用系统提供的驱动程序，这依赖于设备的类别。也就是说，如果一个USB设备属于某种类别，那么其他属于该 类别的设备就可以使用同一种设备驱动。在USB设备类别中有一些是USB HID (Human Interface Device)类别，它包括：输入设备，如键盘、鼠标；USB块存储设备，比如U盘、数码相机、音频播放器等；USB CDC (Communication Devices Class，通信设备类别)，比如USB口的modem或其他类似设备。
要想弄清楚你的机器是否支持USB 2.0是很简单的，可以使用lspci来查看。
注意: lspci工具是sys-apps/pciutils包的一部分，如果未有安装该软件包，请emerge pciutils。要注意的是，必须是root用户才有权限执行lspci命令。 |
代码 1.2: lspci的输出 |
(系统是兼容USB 1.1的，即UHCI接口) |
使用lspci，可以搞清楚系统是否支持USB 2.0，这在配置内核编译选项时有用。
2. 配置内核
注意: 自从2005.0发行版本之后，Gentoo Linux就使用2.6内核作为默认内核。除非你特别指明使用2.4内核，gentoo-sources面向大部分计算机系统提供2.6内核。请检查你的内核版本，然后进行相应地配置。 |
首先emerge你所要使用的内核源码，这里所使用的是gentoo-sources。关于Portage中其它的内核源码说明，请参考。
代码 2.1: 获取内核源码 |
# emerge gentoo-sources |
现在开始配置内核。
代码 2.2: 准备配置 |
# cd /usr/src/linux |
注意: 上例假定/usr/src/linux是一个符号连接，指向你要使用的内核源码目录。在进行内核配置之前，你要保证有这样的连接。 |
现在来配置2.6内核中用于启用USB设备支持的一些选项。如果你使用的是2.4内核，请按照进行。
注意: 本 文档示例只针对一些基本的USB支持，当然这也是大多数人所需要的，譬如USB块存储设备（数码相机与U盘驱动）。若对一些特殊的USB设备进行配置，请 参考设备的用户手册，或者在网上搜索一下内核是否已经实现了对这些设备的支持，再或者使用你所能找到的对应驱动程序。请注意，本文为了简化问题，所有的示 例配置都是编译到内核中去的，如果你希望使用内核的模块机制，在确认要编译哪些模块时，相应地调整一下内核配置文件。 |
代码 2.3: 2.6 kernel的make menuconfig选项 |
Device Drivers ---> |
内核选项已经配置完毕，（重新）编译内核，使用新内核重启机器就可以实现对USB设备的支持了。现在，可以阅读一节，查看USB设备是否正常工作。
现在来配置一下在2.6内核中用于启用USB设备支持的一些选项。如果你使用的是2.6内核，请按照进行。
注意: 本 文档示例只针对一些基本的USB支持，当然这也是大多数人所需要的，譬如USB块存储设备（数码相机与U盘驱动）。若对一些特殊的USB设备进行配置，请 参考设备的用户手册，或者在网上搜索一下内核是否已经实现了对这些设备的支持，再或者使用你所能找到的对应驱动程序。请注意，本文为了简化问题，所有的示 例配置都是编译到内核中去的，如果你希望使用内核的模块机制，在确认要编译哪些模块时，相应地调整一下内核配置文件。 |
代码 2.4: 2.4 kernel的make menuconfig选项 |
(此处配置只针对那些拥有USB输入设备的用户，Input core support在下面设置USB HID时是必需的) |
内核选项已经配置完毕，（重新）编译内核，使用新内核重启机器就可以实现对USB设备的支持了。
3. 查看USB设备工作状况
现在终于到了与USB设备共舞的时刻了:) 在本章中，将会看到系统如何响应各种USB设备的。先从一个512M的U盘的插入开始，你也可以使用其他类似设备。我们主要是使用dmesg来查看U盘插入后发生了什么以及系统如何响应的。
注意: dmesg在显示我们所需要的信息之前会输出大量的冗余信息，因为它要读取内核的环缓冲区(ring buffer)，会输出许多启动信息。下面示例中的输出信息只给出了一部分信息，为了更好的阅读，还添加了一些空行。使用dmesg | more或dmesg | less来查看输出信息会更好一些。 |
代码 3.1: 记忆棒的dmesg输出 |
(先将U盘插入可用的USB端口，然后...) |
一旦设备连接上并被挂载，就可以像普通硬盘那样访问了。一些大众化的操作，譬如cp，mv，rm之类，都可以正常执行。也可以在U盘上创建文件系统。
代码 3.2: 访问U盘 |
# mount /dev/sda1 /mnt/usb |
注意: 也 可以像U盘那样访问数码相机。我曾有一个Nikon Coolpix 5200，我正是采用这种方式访问它的。数码相机中的图片通常有两种面向计算机的传输模式：USB块存储与PTP (Picture Transfer Protocol)。相机要是被设置为USB块存储模式，就如同上面所讲的U盘访问过程一样，但是也要注意这并非放之四海皆准的。 |
对于USB鼠标又是怎样一种情况呢？它应当被显示为一种HID设备。
代码 3.3: USB光电鼠标 |
# dmesg | grep USB |
另外一个时髦的命令lsusb可以查看你的USB端口。这个命令是sys-apps/usbutils软件包的一部分，下一章会介绍该软件包。
4. 用户级的USB
内核/系统对USB的支持已经见识得很多了。现在，我们将看看由Gentoo为USB提供的用户级支持。
一个非常有用的工具是lsusb，它可以列出所有连接到系统的USB设备，而且它的安装也非常easy。
代码 4.1: 安装usbutils |
# emerge usbutils |
安装完后，可以运行lsusb获得连接到机器上的USB设备的一些简要信息。
注意: 通常你必须以根用户身份运行lsusb。 |
警告: lsusb从/proc/bus/usb中读取USB设备信息，如果你在编译内核时没有进行相应配置，那么lsusb就无法工作了。所以，一定要确认你的内核配置启用了/proc文件系统支持，并且保证usbfs是挂载在/proc/bus/usb上的（默认就是如此）。 |
代码 4.2: 执行lsusb |
# lsusb |
如果你喜欢看大量的输出信息，运行lsusb -v就可以满足你的这一欲望。lsusb另一个有用的选项是给出当前USB物理层次的树状信息，这可以更容易让你准确理解设备体系结构，这个命令就是lsusb -t，例如：
代码 4.3: lsusb显示USB物理层 |
# lsusb -t |
可以很容易地将lsusb与lsusb -t的输出信息联系起来，这有助于调试与理解USB的工作机制。
5. 致谢...
在我撰写这篇文档时，一些优秀的在线文档给予了我极大的帮助，它们有许多不仅技术含量高而且令人手不释卷。它们应当得到赞颂，来看一看！
