1. BUS/DEV/DRV 模型

"USB 接口"是邏輯上的 USB 設備 ，編寫的 usb_driver 驅動程序，支持的是"USB 接口"：

• USB 控制器或 Hub 識別出 USB 設備后，會創建、注冊 usb_device
• usb_device 被"driversusbcoregeneric.c" 驅動認領后，會選擇、設置某個配置
• 這個配置下面的接口，都會分配、設置、注冊一個 usb_interface
• 左邊的 usb_driver 和右邊的 usb_interface 如果匹配，則調用 usb_driver.probe

2. 接口函數

在 USB 設備驅動程序中，能使用的 USB 函數都在這個頭文件里：includelinuxusb.h。

2.1 pipe

使用這些接口函數的主要目的是傳輸數據，傳輸數據的對象是 USB 設備里的某個 endpoint，這被稱為 pipe：

/* Create various pipes... */
#define usb_sndctrlpipe(dev, endpoint) 
 ((PIPE_CONTROL < < 30) | __create_pipe(dev, endpoint))
#define usb_rcvctrlpipe(dev, endpoint) 
 ((PIPE_CONTROL < < 30) | __create_pipe(dev, endpoint) | USB_DIR_IN)
#define usb_sndisocpipe(dev, endpoint) 
 ((PIPE_ISOCHRONOUS < < 30) | __create_pipe(dev, endpoint))
#define usb_rcvisocpipe(dev, endpoint) 
 ((PIPE_ISOCHRONOUS < < 30) | __create_pipe(dev, endpoint) | USB_DIR_IN)
#define usb_sndbulkpipe(dev, endpoint) 
 ((PIPE_BULK < < 30) | __create_pipe(dev, endpoint))
#define usb_rcvbulkpipe(dev, endpoint) 
 ((PIPE_BULK < < 30) | __create_pipe(dev, endpoint) | USB_DIR_IN)
#define usb_sndintpipe(dev, endpoint) 
 ((PIPE_INTERRUPT < < 30) | __create_pipe(dev, endpoint))
#define usb_rcvintpipe(dev, endpoint) 
 ((PIPE_INTERRUPT < < 30) | __create_pipe(dev, endpoint) | USB_DIR_IN)

2.2 同步傳輸函數

對于控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸，有 3 個同步函數可以用來直接發起傳輸。這些函數內部會創建、填充、提交一個 URB("usb request block")，并等待它完成或超時。

函數原型如下：

int usb_control_msg(struct usb_device *dev, unsigned int pipe, __u8 request,
      __u8 requesttype, __u16 value, __u16 index, void *data,
      __u16 size, int timeout);

int usb_bulk_msg(struct usb_device *usb_dev, unsigned int pipe,
   void *data, int len, int *actual_length, int timeout);

int usb_interrupt_msg(struct usb_device *usb_dev, unsigned int pipe,
        void *data, int len, int *actual_length, int timeout);

2.3 異步傳輸函數

使用 URB 進行傳輸時，它是異步方式：需要先分配、構造、提交一個 URB("usb request block")，當傳輸完成后，它的回調函數被調用。

關鍵就在于需要填充 URB：

• dev：跟誰傳輸數據
• pipe：跟哪個 pipe 傳輸數據
• buffer：里面存有要發送的數據，或者用來接收要讀取的數據
• 數據長度
• 回調函數

2.3.1 分配和釋放 URB

函數原型如下：

struct urb *usb_alloc_urb(int iso_packets, gfp_t mem_flags);

void usb_free_urb(struct urb *urb);

2.3.2 分配/釋放 DMA Buffer

發起 USB 傳輸時，數據保存在 buffer 里。這個 buffer 可以是一般的 buffer，也可以是 DMA Buffer。

對于一般的 buffer，在提交 URB 時會臨時分配一個 DMA Buffer：

• 發送數據時：函數內部會先從一般 buffer 中把數據復制到 DMA Buffer，在提交給 USB 控制器
• 讀取數據時：USB 控制器先把數據傳到 DMA Buffer，函數內部在把 DMA Buffer 的數據復制到一般 buffer
• 中間增加了一次數據的拷貝，效率低

我們可以直接使用 DMA Buffer，函數原型如下：

void *usb_alloc_coherent(struct usb_device *dev, size_t size, gfp_t mem_flags,dma_addr_t *dma);

void usb_free_coherent(struct usb_device *dev, size_t size, void *addr,dma_addr_t dma);

2.3.3 填充 URB

對于控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸，分別有如下函數：

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);

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);

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);

如果 URB 使用 DMA Buffer，那么還需要設置一個 flag 表明這點：

urb- >transfer_dma = DMA address of buffer; // usb_alloc_coherent的輸出參數
urb- >transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;

2.3.4 提交 URB

構造好 URB 后，需要提交到 USB 系統里，才能啟動傳輸。

int usb_submit_urb(struct urb *urb, gfp_t mem_flags);

2.3.5 取消 URB

已經提交的 URB，可以取消它，有 2 個函數：

• usb_kill_urb：這是一個同步函數，它會等待 URB 結束
• usb_unlink_urb：這是一個異步函數，它不會等待 URB 結束，USB 控制器驅動會調用它的回調函數

void usb_kill_urb(struct urb *urb);

int usb_unlink_urb(struct urb *urb);