usb驅動程序由主機驅動程序,usb子系統,usb設備驅動程序組成。在linux操作系統中,存在一個連接usb設備驅動程序和主控制器驅動程序的子系統usbcore,它通過定義一些數據結構,宏和功能函數來抽象所有的硬件設備。usbcore提供了為硬件處理的所有下層接口。包含所有usb設備驅動和主機控制的通用程序,可稱為upperapi和lowerapi。usb子系統提供與設備驅動程序的接口,讀取并解釋usb設備描述符,配置描述符。為usb設備分配唯一的地址,使用默認的配置來配置設備,支持基本的usb命令請求,連接設備與相應的驅動程序,轉發設備驅動程序的數據包。

設備驅動程序是內核的一部分,它完成以下的功能：

（1）對設備初始化和釋放。

（2）把數據從內核傳送到硬件和從硬件讀取數據。

（3）讀取應用程序傳送給設備文件的數據和會送應用程序請求的數據。

（4）監測和處理設備出現的錯誤。

用戶對設備的訪問,主要有以下的函數：

open 打開函數,read、write讀寫函數,ioltrl設備控制函數,用戶各類設備的特殊控制。設備驅動程序的設計就是實現上述四個函數與外加一個設備初始化的函數,這些函數在設備驅動程序中可以skel_init()、skel_open()、skel_read()、skel_ioctrl()等調用。聲明一個稱之為file operation的結構體將用戶級的open等函數與設備skel_open()等函數聯系起來。

static struct file_operations skel_fops = {
.owner = this_module,
.read = skel_read,
.write = skel_write,
.open = skel_open,
.release = skel_release,
};
打開設備：
static int skel_open(struct inode *inode, struct file *file)
{ struct usb_skel *dev;
struct usb_interface *interface;
int subminor;
int retval = 0;
subminor = iminor(inode);
interface = usb_find_interface(skel_driver, subminor);
if (!interface) {
err ("%s - error, cant find device for minor %d", __function__, subminor);
retval = -enodev;
goto exit;
}
dev = usb_get_intfdata(interface);
if (!dev) {
retval = -enodev;
goto exit;
}
/* increment our usage count for the device */
kref_get(dev->kref);
/* save our object in the files private structure */
file->private_data = dev;
exit:
return retval;
}

read 函數與write 函數稍有不同：程序并沒有用urb 將數據從設備傳送到驅動程序,而是用usb_bulk_msg 函數代替,這個函數能夠在不需要創建urbs 和操作urb函數的情況下來發送數據給設備,或者從設備來接收數據。調用usb_bulk_msg函數并傳遞一個存儲空間,用來緩沖和放置驅動收到的數據,若沒收到數據,就失敗并返回一個錯誤信息。

static ssize_t skel_read(struct file *file, char __user *buffer, size_t count, loff_t *ppos)
{ struct usb_skel *dev;
int retval = 0;
dev = (struct usb_skel *)file->private_data;
/* do a blocking bulk read to get data from the device */
retval = usb_bulk_msg(dev->udev,
usb_rcvbulkpipe(dev->udev, dev->bulk_in_endpointaddr),
dev->bulk_in_buffer,
min(dev->bulk_in_size, count),
count, hz*10);
/* if the read was successful, copy the data to userspace */
if (!retval) {
if (copy_to_user(buffer, dev->bulk_in_buffer, count))
retval = -efault;
else
retval = count;
}
return retval;
}

skel_disconnect函數
當我們釋放設備文件句柄時,這個函數會被調用。

static void skel_disconnect(struct usb_interface *interface)
{ struct usb_skel *dev;
int minor = interface->minor;
lock_kernel();
dev = usb_get_intfdata(interface);
usb_set_intfdata(interface, null);
/* give back our minor */
usb_deregister_dev(interface, skel_class);
unlock_kernel();
/* decrement our usage count */
kref_put(dev->kref, skel_delete);
info("usb skeleton #%d now disconnected", minor);
}

結束語

本文是在基于arm9開發板linux操作系統下實現usb接口的otg應用技術,實現了雙角色設備的開發。隨著otg技術的發展,usb的應用將會更為廣泛,并且移動設備間的直接數據傳輸成為可能。