20.Linux-USB鼠标驱动

在上一章分析完USB总线驱动程序后, 接下来开始写一个USB驱动:

本节目的: 将USB鼠标的左键当作L按键,将USB鼠标的右键当作S按键,中键当作回车按键

参考/drivers/hid/usbhid/usbmouse.c(内核自带的USB鼠标驱动)

1.本节需要用到的宏如下:

struct usb_device_id usbmouse_id_table []=USB_INTERFACE_INFO(cl,sc,pr);

USB_INTERFACE_INFO()设置usb_driver驱动的id_table成员

cl:接口类,我们USB鼠标为HID类,所以填入0X03,也就是USB_INTERFACE_CLASS_HID

sc:接口子类为启动设备,填入USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT

pr:接口协议为鼠标协议,填入USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE

struct usb_device *dev=interface_to_usbdev(intf);

通过usb_ interface接口获取usb_device设备,为后面设置USB数据传输用

pipe=usb_rcvintpipe(dev,endpoint);

创建一个接收(rcv)中断(int)类型的端点管道(pipe),用来端点和数据缓冲区之间的连接,鼠标为接收中断型

dev: usb_device设备结构体

endpoint:为端点描述符的成员endpoint->bEndpointAddress //端点地址

对于控制类型的端点管道使用: usb_sndctrlpipe()/usb_rcvctrlpipe()
对于实时类型的端点管道使用: usb_sndisocpipe()/usb_sndisocpipe()
对于批量类型的端点管道使用: usb_sndbulkpipe()/usb_rcvbulkpipe()

2.本节需要用到的函数如下:

usb_deregister(struct usb_driver *driver);

注册一个usb_driver驱动,然后内核会通过usb_driver的成员.id_table函数匹配一次USB设备,匹配成功就会调用usb_driver的成员.probe函数

usb_deregister(struct usb_driver *driver);

注销一个usb_driver驱动,在出口函数中写

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

分配一个usb缓冲区,该缓存区的物理地址会与虚拟地址的数据一致,分配成功返回一个char型缓冲区虚拟地址

*dev: usb_device设备结构体

size:分配的缓冲区大小，这里填端点描述符的成员endpoint->wMaxPacketSize //端点最大包长

mem_flags:分配内存的参数,这里填GFP_ATOMIC,表示从不睡眠

dma:分配成功则会返回一个DMA缓冲区物理地址

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

注销分配的usb缓冲区,在usb_driver的disconnect成员函数中使用

addr:要注销的缓冲区虚拟地址

dma: 要注销的DMA缓冲区虚拟地址

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

分配一个urb数据结构体, 分配成功返回一个urb结构体

urb全称为usb request block,USB传输数据时,就是打包成urb结构体来传输

iso_packets:表示iso类型的包个数,这里我们不是iso类型包,直接填0

mem_flags:分配内存的参数,这里填入GFP_KERNEL,正常分配

其中urb结构体如下所示:

struct urb
{
 ... ...
 struct usb_device *dev;             //指向usb设备
 struct usb_host_endpoint *ep;    //指向端点的数据结构 
 unsigned int pipe;                  //指向端点管道(pipe), 本节的pipe通过usb_rcvintpipe()宏获取

 int status;                                 //状态,当status==0,表示数据被成功地收到/发送
 
 unsigned int transfer_flags;     //传输状态
 ... ...
/*以下两个缓冲区通过usb_buffer_alloc ()函数获取 */
//urb结构体默认的transfer_flags是URB_NO_SETUP_DMA_MAP ,也就是说没有提供DMA的缓冲区
//就会使用transfer_buffer虚拟地址缓冲区来当缓冲区
//当支持DMA缓冲区时,就需要手动设置transfer_flags =URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP,并手动设置transfer_dma等于获取到的DMA物理地址

 void *transfer_buffer;                //虚拟缓冲区
 dma_addr_t transfer_dma;          //DMA物理缓冲区 
... ...
};

void usb_free_urb(struct urb *urb);

释放申请的urb,在usb_driver的disconnect成员函数中使用

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);

初始化中断型端点的urb数据结构体

针对批量型端点的urb使用usb_fill_bulk_urb()
针对控制型端点的urb使用usb_fill_control_urb()
针对等时型端点的urb 需要手动初始化。

urb:指向要初始化的urb

dev:指向要传输的usb设备

pipe:要传输的端点管道, 本节的pipe通过usb_rcvintpipe()宏获取

transfer_buffer:指向要传输数据的虚拟地址缓冲区

buffer_length:数据大小, 这里填端点描述符的成员endpoint->wMaxPacketS //端点最大包长

complete_fn:数据传输完成后产生的中断函数

context:会放在urb->context结构成员中,用来给中断函数用,本节不需要,填NULL即可

interval:间隔时间,表示间隔多少时间读一次数据,填入endpoint-> bInterval即可

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

提交urb到内核,初始化urb和中断函数退出时,都要重新提交一次,告诉内核初始化内存缓存等

void usb_kill_urb(struct urb *urb);

杀掉urb,在usb_driver的disconnect成员函数中使用

3.步骤如下：

首先先定义全局变量:usb_driver结构体,input_dev指针结构体 ,虚拟地址缓存区,DMA地址缓存区

3.1在入口函数中

1)通过usb_register()函数注册usb_driver结构体

3.2在usb_driver的probe函数中

1)分配一个input_dev结构体

2)设置input_dev支持L、S、回车、3个按键事件

3)注册input_dev结构体

4)设置USB数据传输:

->4.1)通过usb_rcvintpipe()创建一个接收中断类型的端点管道,用来端点和数据缓冲区之间的连接

->4.2)通过usb_buffer_alloc()申请USB缓冲区

->4.3)申请并初始化urb结构体,urb:用来传输数据

->4.4) 因为我们2440支持DMA,所以要告诉urb结构体,使用DMA缓冲区地址

->4.5)使用usb_submit_urb()提交urb

3.3在鼠标中断函数中

1）判断缓存区数据是否改变,若改变则上传鼠标事件

2）使用usb_submit_urb()提交urb

3.4.在usb_driver的disconnect函数中

1)通过usb_kill_urb()杀掉提交到内核中的urb

2)释放urb

3)释放USB缓存区

4）注销input_device,释放input_device

3.5在出口函数中

1）通过usb_deregister ()函数注销usb_driver结构体

4.代码如下:

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/usb/input.h>
#include <linux/hid.h>

static struct input_dev *myusb_mouse_dev;              //input_dev 

static char *myusb_mouse_buf;                         //虚拟地址缓存区
static dma_addr_t myusb_mouse_phyc;                     //DMA缓存区;

static __le16 myusb_mouse_size;                        //数据包长度

static struct urb  *myusb_mouse_urb;                     //urb


static void myusb_mouse_irq(struct urb *urb)               //鼠标中断函数
{
   static char buf1=0;
   //for(i=0;i<myusb_mouse_size;i++)
  // printk("%02x  ",myusb_mouse_buf[i]);
 //  printk("\n");


    /*bit 1-左右中键  0X01:左键   0X02:右键     0x04:中键   */
     if((buf1&(0X01))    !=      (myusb_mouse_buf[1]&(0X01)))
        {         
                input_report_key(myusb_mouse_dev, KEY_L, buf1&(0X01)? 1:0);
                input_sync(myusb_mouse_dev);  
        }
     if((buf1&(0X02))    !=    (myusb_mouse_buf[1]&(0X02)))
        {
                input_report_key(myusb_mouse_dev, KEY_S, buf1&(0X02)? 1:0);
                input_sync(myusb_mouse_dev);  
        }
     if((buf1&(0X04))    !=    (myusb_mouse_buf[1]&(0X04))  )
          {
                input_report_key(myusb_mouse_dev, KEY_ENTER, buf1&(0X04)? 1:0);
                input_sync(myusb_mouse_dev);  
          }

     buf1=myusb_mouse_buf[1];                                   //更新数据

     usb_submit_urb(myusb_mouse_urb, GFP_KERNEL);
}


static int myusb_mouse_probe(struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id)
{
       struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);             //设备
       struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;                            
       struct usb_host_interface *interface;                         //当前接口
       int pipe;                                                   //端点管道

       interface=intf->cur_altsetting;                                                                   
       endpoint = &interface->endpoint[0].desc;                                    //当前接口下的端点描述符
   

       printk("VID=%x,PID=%x\n",dev->descriptor.idVendor,dev->descriptor.idProduct); //打印VID,PID
 

 /*   1)分配一个input_dev结构体  */
       myusb_mouse_dev=input_allocate_device();

 
 /*   2)设置input_dev支持L、S,回车、3个按键事件*/
       set_bit(EV_KEY, myusb_mouse_dev->evbit);
       set_bit(EV_REP, myusb_mouse_dev->evbit);        //支持重复按功能

       set_bit(KEY_L, myusb_mouse_dev->keybit);       
       set_bit(KEY_S, myusb_mouse_dev->keybit);
       set_bit(KEY_ENTER, myusb_mouse_dev->keybit);    

 /*   3)注册input_dev结构体*/
       input_register_device(myusb_mouse_dev);

 
 /*   4)设置USB数据传输 */
 /*->4.1)通过usb_rcvintpipe()创建一个端点管道*/
       pipe=usb_rcvintpipe(dev,endpoint->bEndpointAddress); 

  /*->4.2)通过usb_buffer_alloc()申请USB缓冲区*/
       myusb_mouse_size=endpoint->wMaxPacketSize;
       myusb_mouse_buf=usb_buffer_alloc(dev,myusb_mouse_size,GFP_ATOMIC,&myusb_mouse_phyc);

  /*->4.3)通过usb_alloc_urb()和usb_fill_int_urb()申请并初始化urb结构体 */
       myusb_mouse_urb=usb_alloc_urb(0,GFP_KERNEL);

       usb_fill_int_urb (myusb_mouse_urb,                       //urb结构体
                                 dev,                           //usb设备
                                 pipe,                          //端点管道
                                 myusb_mouse_buf,               //缓存区地址
                                 myusb_mouse_size,              //数据长度
                                 myusb_mouse_irq,               //中断函数
                                 0,
                                 endpoint->bInterval);          //中断间隔时间


  /*->4.4) 因为我们2440支持DMA,所以要告诉urb结构体,使用DMA缓冲区地址*/
        myusb_mouse_urb->transfer_dma   =myusb_mouse_phyc;             //设置DMA地址
        myusb_mouse_urb->transfer_flags   =URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;     //设置使用DMA地址

  /*->4.5)使用usb_submit_urb()提交urb*/
        usb_submit_urb(myusb_mouse_urb, GFP_KERNEL);
       return 0;
}

static void myusb_mouse_disconnect(struct usb_interface *intf)
{
    struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);                  //设备

    usb_kill_urb(myusb_mouse_urb);
    usb_free_urb(myusb_mouse_urb);
    usb_buffer_free(dev, myusb_mouse_size, myusb_mouse_buf,myusb_mouse_phyc);

    input_unregister_device(myusb_mouse_dev);         //注销内核中的input_dev
    input_free_device(myusb_mouse_dev);             //释放input_dev
} 

static struct usb_device_id myusb_mouse_id_table [] = {
       { USB_INTERFACE_INFO(
              USB_INTERFACE_CLASS_HID,                 //接口类:hid类
              USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,             //子类:启动设备类
              USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE) },      //USB协议:鼠标协议
};


static struct usb_driver myusb_mouse_drv = {
       .name            = "myusb_mouse",
       .probe           = myusb_mouse_probe,                           
       .disconnect     = myusb_mouse_disconnect,
       .id_table  = myusb_mouse_id_table,
};
 
/*入口函数*/
static int myusb_mouse_init(void)
{
       usb_register(&myusb_mouse_drv);
       return 0;
}

/*出口函数*/
static void myusb_mouse_exit(void)
{
       usb_deregister(&myusb_mouse_drv);
}
 
module_init(myusb_mouse_init);
module_exit(myusb_mouse_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");