usb-skeleton 代码分析

usb-skeleton 代码分析

usb-skeleton.c是USB Host端代码的一个骨架，如果想要编写自己的Host端 bulk传输的代码，可以参考这个部分的代码进行编写，至于其他 isoc的传输方式，可能还需要参考其他的驱动代码进行编写。

当前内核版本linux-4.9.37。

驱动注册

使用module_usb_driver注册HOST端驱动，声明匹配的gadget驱动列表（主要依赖VID与PID），完善相关的探测、断开连接等函数：

主端探测函数 probe

看一下skel_probe的第一部分里面做了什么：遍历接口的当前配置的所有端点，找到bulk in端点地址并申请urb传输描述符。

一开始用到的usb_skel结构体如下，成员变量大部分都有注释，主要的也增加了中文的注释。

再看一下第二部分的skel_probe，主要是执行一个USB设备注册，传入一个struct usb_class_driver类型的skel_class。

看一下skel_class的内容，主要关注是设备的操作集合skel_fops。

设备操作集

看一下skel_fops的概况，主要关注打开、关闭、读写和flush函数。

打开设备

skel_open()根据传入的inode节点，找到次设备号后，使用次设备号找到对应的设备接口，再从设备接口中找到私有的usb_skel结构体指针，并保存在file结构体中，方便后续read/write等函数使用。

关闭设备

skel_release()主要作用是释放资源。

看一下skel_delete()，就是各种资源的释放。

写操作

函数分为三个部分截图，看第一部分，这里主要就是一些参数的检查，以及如果上一次传输错误的话直接报告出错。

看第二部分的工作就是申请urb，申请内核态的内存，并将用户态的数据拷贝过来，填充urb的回调函数等信息后提交给硬件控制器。copy_form_user/copy_to_user是比较耗时的工作，如果想要提高传输的效率，可以考虑将这个拷贝部分去掉，比如使用mmap方式；有些特殊情况可以更加方便，比如MMZ的内存可以直接将码流的物理地址交给USB驱动，然后也不需要进行DMA映射，填充urb直接交给USB控制器，就可以进行传输，省略拷贝的过程速度提高是很可观的。

看第三部分主要是urb的释放以及出错处理。

看一下填充urb时的回调函数skel_write_bulk_callback()，内容也比较简单，如果有错误，保存错误码；释放申请的一致性内存。

读操作

读操作和写操作有些不一样，我们一般的read操作是阻塞的，而write操作直接提交给USB控制器之后就可以了，而阻塞的read需要等待数据的回来并报告应用层。

这里也分为两部分，看第一部分，进行检查相关的参数后，如果发现正在等待数据回来的过程，不是阻塞IO的则返回-EAGAIN，阻塞IO的话则等待读等待队列的唤醒。

第二部分就是根据用户空间要读取的数据和已经读取到数据的数量，进行发起实际的IO操作。

看一下实际发起IO操作的函数skel_do_read_io()，也是填充urb并提交给控制器，以及私有的数据初始化。

以及读回调函数skel_read_bulk_callback()，与写回掉函数的差异多了实际接收长度的记录以及唤醒等待队列。

flush

至于这个skel_flush()函数，主要就是调用skel_draw_down()进行停止相关的传输，如果有错误的话将错误返回。

skel_draw_down()函数等待以及提交的写urb返回，如果超时则停止；同时停止读的urb。

至此整个代码就基本分析完成了，关于控制器驱动部分，比较复杂，有机会再写些文档分析一下，其实这个代码我进行修改来适配从端的驱动，当前从端的驱动也有修改，主要作用是将MMZ码流从一端传输到另一端，中间的优化过程就是上面的省略拷贝的过程。