USB設(shè)備模型建立流程概覽

S3c2440處理器中集成有USB控制器，該主控制器作為平臺設(shè)備s3c_device_usb添加到內(nèi)核，該設(shè)備與驅(qū)動ohci_hcd_s3c2410_driver匹配后調(diào)用函數(shù)usb_hcd_s3c2410_probe。在函數(shù)usb_hcd_s3c2410_probe中獲取硬件資源，為USB主控制器結(jié)構(gòu)體usb_hcd分配內(nèi)存，調(diào)用函數(shù)usb_add_hcd填充usb_hcd。一個主控制器對應一條USB總線，在函數(shù)usb_add_hcd中將該總線注冊到內(nèi)核usb_register_bus(&hcd->self)。一個主控制器綁定了一個root_hub。Root_hub，hub，插到hub端口上的設(shè)備都是usb_device。因此在函數(shù)usb_add_hcd中為root_hub的usb_device分配了存儲空間usb_alloc_dev。為了初始化root_hub的usb_device并把它注冊到內(nèi)核又調(diào)用了函數(shù)register_root_hub。無論是root_hub，hub，還是插到hub端口上的設(shè)備都是usb_device，所以都有設(shè)備描述符，在函數(shù)register_root_hub中調(diào)用函數(shù)usb_get_device_descriptor獲取了root_hub設(shè)備的設(shè)備描述符。一個新設(shè)備需要先進行相應的配置然后再加入內(nèi)核，為完成這項工作在函數(shù)register_root_hub又調(diào)用了usb_new_device

每個USB設(shè)備有一種或多種配置；每種配置有一個或多個接口；一個接口有一種或多種設(shè)置；一種設(shè)置有一個或多個端點。為了對配置，接口，端點進行描述，每一個USB設(shè)備都有配置描述符，接口描述符，端點描述符。為了獲取并解析這些描述符在函數(shù)usb_new_device中調(diào)用了函數(shù)usb_configure_device。然后將該設(shè)備添加到內(nèi)核device_add(&udev->dev)。每個USB設(shè)備都有一個控制端點。它通常用于配置設(shè)備，獲取設(shè)備信息，發(fā)送命令到設(shè)備，或者獲取設(shè)備的狀態(tài)報告。在設(shè)備建立的過程中需要用到它，要讓它工作得先把它添加到內(nèi)核，為此在函數(shù)usb_new_device中調(diào)用了函數(shù)usb_create_ep_devs。

所有USB設(shè)備所屬的總線類型為usb_bus_type設(shè)備類型為usb_device_type。當一個USB設(shè)備添加到總線上時都會去尋找它對應的驅(qū)動，為此內(nèi)核創(chuàng)建了一個能匹配所有USB設(shè)備的驅(qū)動usb_generic_driver。當有usb_device添加到內(nèi)核都會與驅(qū)動usb_generic_driver相匹配并調(diào)用函數(shù)generic_probe。在函數(shù)generic_probe中會調(diào)用函數(shù)usb_choose_configuration為設(shè)備選擇一個合理的配置，到此就可以用選定配置下的所有描述符進行設(shè)備配置了。函數(shù)usb_set_configuration即是完成此項功能。在函數(shù)usb_set_configuratio中將設(shè)備的所有接口都添加到內(nèi)核device_add(&intf->dev)。這些接口設(shè)備的總線類型為usb_bus_type，設(shè)備類型為usb_if_device_type。

USB接口也是作為設(shè)備添加到了內(nèi)核，它有它所屬的總線usb_bus_type，因此每一個接口都有它對應的驅(qū)動。接口又分為HUB的接口和USB設(shè)備的接口。

1、如果是HUB的接口：

HUB不同于設(shè)備，它除了有設(shè)備描述符外還有它獨有的HUB描述符。有管理HUB的結(jié)構(gòu)體structusb_hub。為配置HUB，填充HUB結(jié)構(gòu)體usb_hub內(nèi)核又創(chuàng)建了HUB驅(qū)動hub_driver。一旦有新的HUB插入，驅(qū)動hub_driver都會與新HUB的接口相匹配，而后調(diào)用函數(shù)hub_probe。在函數(shù)hub_probe中位HUB結(jié)構(gòu)體分配內(nèi)存usb_hub，并調(diào)用函數(shù)hub_configure獲取HUB描述符，配置HUB。在函數(shù)hub_configure中調(diào)用函數(shù)get_hub_descriptor獲取HUB描述符，對HUB的一些參數(shù)進行合理性檢測和配置。然后創(chuàng)建了一個URB，將該URB初始化為一個中斷URBusb_fill_int_urb(hub->urb,hdev,pipe,*hub->buffer,maxp,hub_irq,hub,endpoint->bInterval);，中斷回調(diào)函數(shù)為hub_irq。該中斷URB的作用后面再述。最后調(diào)用函數(shù)hub_activate激活該HUB。一個HUB可能有多個端口，用于插入USB設(shè)備，在函數(shù)hub_activate中對該HUB上所有端口的狀態(tài)進行檢測并標記各端口上的變化hub->change_bits。最后提交中斷URB，usb_submit_urb(hub->urb,GFP_NOIO)，喚醒內(nèi)核線程kick_khubd(hub)（下面論述）。

到此USB主控制器，root_hub都已添加到內(nèi)核，整個USB系統(tǒng)都正常的工作了起來，只等著USB設(shè)備插入HUB端口。

2、如果是設(shè)備的接口：

一個USB設(shè)備可能有多個接口，一個接口代表了一個基本功能，每個USB驅(qū)動程序控制一個接口。這個驅(qū)動程序的實現(xiàn)即是驅(qū)動編寫者的主要工作。這個接口設(shè)備與相應驅(qū)動匹配后調(diào)用probe函數(shù)，做相應的初始化設(shè)備模型建立等工作。。。。。。

到此一個插入HUB的USB設(shè)備也就可以正常工作了。

關(guān)于內(nèi)核線程：

在注冊HUB驅(qū)動usb_register(&hub_driver)的同時，也創(chuàng)建了一個內(nèi)核線程

khubd_task=kthread_run(hub_thread,NULL,"khubd")。該線程的工作是，當HUB的端口上有變化時，該線程被喚醒去處理這些變化。在正常情況下該線程是出于睡眠狀態(tài)的。此時鏈表hub_event_list上沒有待處理的HUB。那么線程何時被喚醒？在HUB被創(chuàng)建時在函數(shù)hub_configure中會創(chuàng)建一個中斷URB，并在HUB激活的函數(shù)hub_activate中提交該HUB。這個URB會定時獲取HUB的狀態(tài)，一旦HUB端口上的狀態(tài)發(fā)生變化，會在URB回調(diào)函數(shù)hub_irq中標記這一變化hub->event_bits[0]=bits，并調(diào)用kick_khubd(hub)將有變化的HUB結(jié)構(gòu)體添加到鏈表hub_event_list，喚醒內(nèi)核線程。

這種變化可能是復位，電磁干擾，有設(shè)備插入HUB端口或拔下等等。我們想要看到的當然是HUB端口連接的變化。為處理這種變化線程調(diào)用函數(shù)hub_events。在函數(shù)hub_events中調(diào)用函數(shù)hub_port_status(hub,i,&portstatus,&portchange);來獲取端口的狀態(tài)。對這些變化進行判斷，設(shè)置變化標志，然后調(diào)用函數(shù)hub_port_connect_change進行處理。在函數(shù)hub_port_connect_change中確定具體的變化類型，并作相應的處理。如果有設(shè)備插入HUB端口，為該設(shè)備建立設(shè)備模型。插入HUB端口的無論是另一個HUB還是一個USB設(shè)備在內(nèi)核中都有一個usb_device結(jié)構(gòu)，都會調(diào)用函數(shù)usb_alloc_dev為該結(jié)構(gòu)分配存儲空間。

調(diào)用函數(shù)hub_port_init(hub,udev,port1,i)復位該設(shè)備，并獲取其設(shè)備描述符。然后調(diào)用函數(shù)usb_new_device(udev)獲取配置描述符，接口描述符，端點描述符，并將該設(shè)備添加到內(nèi)核。然后是匹配USB設(shè)備驅(qū)動usb_generic_driver調(diào)用函數(shù)generic_probe，配置該USB設(shè)備，初始化設(shè)備接口添加到內(nèi)核。接下來是該USB設(shè)備每一個接口與其對應驅(qū)動的匹配。如果該USB設(shè)備是HUB則匹配驅(qū)動hub_driver，調(diào)用函數(shù)hub_probe，建立HUB模型。如果是設(shè)備則匹配其相應驅(qū)動。對于這些工作上面已有論述。