Linux USB gadget设备驱动

Linuxusbgadget驱动利用LinuxUSBgadget设备驱动可以实现一些比较有意思的功能，举两个例子：1、一个嵌入式产品中的某个存储设备，或是一个存储设备的某个分区，可以作为一个U盘被PC；设别，从而非常方便的完成文件交互，这个功能被广泛的应用于手机、数码相机等产品中。2、一个嵌入式设备通过USB连接到你的PC后，在你的PC端会出现一个新的网络连接，在嵌入式设备上也会有一个网卡设备，你可以配置它们的IP地址，并进行网络通讯，俗称USBNET。所有USB通讯的设备端都有usbdevice程序，通常称它们为usb固件。在一些功能简单的设备里，用一些专用的可编程USB控制器就可以了。而在一些运行了类似linux操作系统的复杂的嵌入式系统中，要完成usbdevice程序，就会要求你不仅熟悉usbdevice控制器的操作，还要熟悉操作系统的驱动架构。我想通过“功能体验”、“驱动调试”、“gadget驱动结构分析”、“编写一个自己的gadget驱动”这4个方面解析linuxusbgadget设备驱动的编写方法。一、linux模拟U盘功能的实现在硬件环境为华清远见的fs2410平台，软件环境为linux-2.6.26的linux系统上，实现模拟U盘的功能。向内核添加代码#includeasm/arch/regs-gpio.h#includeasm/arch/regs-clock.h#includeasm/plat-s3c24xx/udc.h修改arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c/*USBdevice上拉电阻处理*/staticvoidsmdk2410_udc_pullup(enums3c2410_udc_cmd_ecmd){u8*s3c2410_pullup_info[]={,Pull-upenable,Pull-updisable,UDCreset,incaseof};printk(smdk2410_udc:%s\n,s3c2410_pullup_info[cmd]);s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPG9,S3C2410_GPG9_OUTP);switch(cmd){caseS3C2410_UDC_P_ENABLE:s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPG9,1);//setgpg9outputHIGHbreak;caseS3C2410_UDC_P_DISABLE:s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPG9,0);//setgpg9outputLOWbreak;caseS3C2410_UDC_P_RESET://FIXME!!!break;default:break;}}staticstructs3c2410_udc_mach_infosmdk2410_udc_cfg__initdata={.udc_command=smdk2410_udc_pullup,};staticstructplatform_device*smdk2410_devices[]__initdata={…,&s3c_device_usbgadget,/*USBgadgetdevice设备登记*/};staticvoid__initsdmk2410_init(void){u32upll_value;set_s3c2410fb_info(&smdk2410_lcdcfg);s3c24xx_udc_set_platdata(&smdk2410_udc_cfg);/*初始化*/s3c_device_sdi.dev.platform_data=&smdk2410_mmc_cfg;/*TurnoffsuspendonbothUSBports,andswitchthe*selectableUSBporttoUSBdevicemode.*/s3c2410_modify_misccr(S3C2410_MISCCR_USBHOST|S3C2410_MISCCR_USBSUSPND0|S3C2410_MISCCR_USBSUSPND1,0x0);/*设置USB时钟*/upll_value=(0x78S3C2410_PLLCON_MDIVSHIFT)|(0x02S3C2410_PLLCON_PDIVSHIFT)|(0x03S3C2410_PLLCON_SDIVSHIFT);while(upll_value!=readl(S3C2410_UPLLCON)){writel(upll_value,S3C2410_UPLLCON);udelay(20);}}修改drivers/usb/gadget/file_storage.cstaticvoidstart_transfer(structfsg_dev*fsg,structusb_ep*ep,structusb_request*req,int*pbusy,enumfsg_buffer_state*state){intrc;udelay(800);……}配置内核支持U盘模拟*USBGadgetSupport---USBPeripheralController(S3C2410USBDeviceController)---S3C2410USBDeviceController[*]S3C2410udcdebugmessagesMUSBGadgetDriversMFile-backedStorageGadget3、编译内核#makezImage#makemodules在目录drivers/usb/gadget下生成g_file_storage.ko加载驱动，测试功能利用前面的生成的内核，启动系统后，加载g_file_storage.ko#insmodg_file_storage.ko#insmodg_file_storage.kofile=/dev/mtdblock2stall=0removable=10.03USB:usb_gadget_register_driver()'g_file_storage'0.04USB:bindinggadgetdriver'g_file_storage'0.05USB:s3c2410_set_selfpowered()g_file_storagegadget:File-backedStorageGadget,version:20October2004g_file_storagegadget:NumberofLUNs=1g_file_storagegadget-lun0:ro=0,file:/dev/mtdblock30.06USB:udc_enablecalledsmdk2410_udc:Pull-upenable连接设备到windows，windows系统会自动设备到一个新的U盘加入。格式化U盘，存入文件。卸载U盘后，在目标板上执行如下操作：#mkdir/mnt/gadget#mount-tvfat/dev/mtdblock2/mnt/gadget/#ls可以看到windows存入U盘的文件。二、usbnet功能的实现配置内核支持usbnet*USBGadgetSupport---USBPeripheralController(S3C2410USBDeviceController)---S3C2410USBDeviceController[*]S3C2410udcdebugmessagesMUSBGadgetDriversMEthernetGadget(withCDCEthernetsupport)[*]RNDISsupport2、编译内核#makezImage#makemodules在目录drivers/usb/gadget下生成g_ether.ko3、加载驱动，测试功能利用前面的生成的内核，启动系统后，加载g_ether.ko#insmodg_ether.ko#ifconfigusb0192.168.1.120……usb0Linkencap:EthernetHWaddr5E:C5:F6:D4:2B:91inetaddr:192.168.1.120Bcast:192.168.1.255Mask:255.255.255.0UPBROADCASTRUNNINGMULTICASTMTU:1500Metric:1RXpackets:253errors:0dropped:0overruns:0frame:0TXpackets:43errors:0dropped:0overruns:0carrier:0collisions:0txqueuelen:1000RXbytes:35277(34.4KiB)TXbytes:10152(9.9KiB)连接设备到windows，windows系统会提示安装驱动，根据提示安装上RNDIS驱动。这个驱动可以在网络上找到。此时windows会新生成一个网络连接，配置它的ip地址等信息。然后就可以和目标系统通过USB实现网络通讯了这一节主要把在实现“linux模拟U盘功能”过程中的一些调试过程记录下来，并加以解析。一、背景知识1、USBMassStorage类规范概述USB组织在universalSerialBusMassStorageClassSpaceification1.1版本中定义了海量存储设备类（MassStorageClass）的规范，这个类规范包括四个独立的子类规范，即：1.USBMassStorageClassControl/Bulk/Interrupt(CBI)Transport2.USBMassStorageClassBulk-OnlyTransport3.USBMassStorageClassATACommandBlock4.USBMassStorageClassUFICommandSpecification前两个子规范定义了数据/命令/状态在USB上的传输方法。Bulk-Only传输规范仅仅使用Bulk端点传送数据/命令/状态，CBI传输规范则使用Control/Bulk/Interrupt三种类型的端点进行数据/命令/状态传送。后两个子规范则定义了存储介质的操作命令。ATA命令规范用于硬盘，UFI命令规范是针对USB移动存储。MicrosoftWindows中提供对MassStorage协议的支持，因此USB移动设备只需要遵循MassStorage协议来组织数据和处理命令，即可实现与PC机交换数据。而Flash的存储单元组织形式采用FAT16文件系统，这样，就可以直接在Windows的浏览器中通过可移动磁盘来交换数据了，Windows负责对FAT16文件系统的管理，USB设备不需要干预FAT16文件系统操作的具体细节。USB（Host）唯一通过描述符了解设备的有关信息，根据这些信息，建立起通信，在这些描述符中，规定了设备所使用的协议、端点情况等。因此，正确地提供描述符，是USB设备正常工作的先决条件。Linux-2.6.26内核中在利用USBgadget驱动实现模拟U盘时主要涉及到file_storage.c、s3c2410_udc.c等驱动文件（这些文件的具体结构，将在下一篇文章中描述）。此时我们想先从这些代码中找到USB描述描述符，从中确定使用的存储类规范，从而确定协议。确定通讯协议是我们调试的基础。存储类规范是由接口描述符决定的。接口描述符各项的定义义如下：其中，bInterfaceClass、bInterfaceSubClass、bInterfaceProtocol可以判断出设备是否是存储类，以及属于哪种存储子类和存储介质的操作命令。在file_storage.c文件中，/*USBprotocolvalue=thetransportmethod*/#defineUSB_PR_CBI0x00//Control/Bulk/Interrupt#defineUSB_PR_CB0x01