linux 内核 usb驱动分析

布满荆棘的人生 2024-04-19 15:21 65阅读 0赞

本文基于ti的am5728平台，4.14.79版本内核，DesignWare USB3.0方案，xhci主机控制器。简单分析 USB 主机控制器驱动 根 Hub 的注册过程，以及 USB设备的枚举过程，并不涉及USB协议，单纯分析驱动框架流程。无论是hub还是普通的usb设备，它们注册到 usb\_bus\_type 都会经历两次 Match ，因为第一次注册进来时，是将整个设备作为一个 device 注册，然后在通用的 devices 驱动程序 usb\_generic\_driver 的 generic\_probe 函数中，将该设备的所有接口进行设置并将这些接口注册到 usb\_bus\_type 。如果是Hub设备的接口，则会调用 hub\_probe，如果是其他设备则调用 xx\_probe 函数。如果是 Hub 的话，usb主机会监测hub端口变化，如果有变化会分配一个usb\_devices 注册到 usb\_bus\_type 重复前边的步骤。

**omap dwc3设备树节点 **

omap_dwc3_1: omap_dwc3_1@48880000 {
    			compatible = "ti,dwc3";
    			ti,hwmods = "usb_otg_ss1";
    			reg = <0x48880000 0x10000>;
    			interrupts = <GIC_SPI 72 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    			#address-cells = <1>;
    			#size-cells = <1>;
    			utmi-mode = <2>;
    			ranges;
    			usb1: usb@48890000 {
    				compatible = "snps,dwc3";
    				reg = <0x48890000 0x17000>;
    				interrupts = <GIC_SPI 71 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,
    					     <GIC_SPI 71 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,
    					     <GIC_SPI 72 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    				interrupt-names = "peripheral",
    						  "host",
    						  "otg";
    				phys = <&usb2_phy1>, <&usb3_phy1>;
    				phy-names = "usb2-phy", "usb3-phy";
    				maximum-speed = "super-speed";
    				dr_mode = "host";
    				snps,dis_u3_susphy_quirk;
    				snps,dis_u2_susphy_quirk;
    			};
    		};

**流程图：**![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3oxMDI2NTQ0Njgy_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

1. 主机控制器驱动的注册。先从设备树解析注册omap\_dwc3节点，与dwc3\_omap\_driver匹配并调用dwc3\_omap\_probe，dwc3\_omap\_probe里再解析omap\_dwc3节点下的子节点usb@48890000，与dwc3\_driver匹配后调用dwc3\_probe，会根据usb节点配置的模式再去注册真正的usb控制器。如果是host模式，则会调用dwc3\_host\_init函数注册xhci主机控制器设备，与usb\_xhci\_driver匹配并调用xhci\_plat\_probe.

2. usb主机控制器驱动的probe过程，分配usb\_hcd，然后添加到系统中，一个主控制器对应一条usb总线，一个主控制器绑定着一个root hub，一个root hub对应于一个usb\_device，然后注册此root  hub，主要是调用usb\_new\_device。每个usb设备(usb\_device)有一种或多种配置，每种配置有一个或多个接口，一个接口有一种或多种设置，一种设置有一个或多个端点。为了获取并解析这些描述符，usb\_new\_device调用usb\_configure\_device，然后将设备添加到内核。每个usb设备都有一个控制端点。它通常用于配置设备，获取设备信息，发送命令到设备，或者获取设备的状态报告，usb\_new\_device中调用了函数usb\_create\_ep\_devs。

3. 当root hub这个usb\_device添加到系统中时，系统中也有一个usb\_device\_driver（注意，不是usb\_driver,一个是对应usb设备，一个对应usb接口)叫做usb\_generic\_driver，匹配上之后就会调用generic\_probe，在这个函数里面调用usb\_choose\_configuration为设备选择一个合理的配置，到此就可以用选定配置下的所有描述符进行设备配置了。函数usb\_set\_configuration就是完成此项功能。在函数usb\_set\_configuration中将设备的所有接口都添加到内核device\_add(&intf->dev)。这些接口设备的总线类型也是usb\_bus\_type，不过设备类型为usb\_if\_device\_type。

4. 接口添加到系统中了，当然要匹配接口驱动。恰好系统中有一个usb\_driver为hub\_driver，它是为hub接口准备的。接口又分为hub的接口和usb设备的接口。如果是设备的接口，如果匹配上了后就调用probe函数，做相应的初始化、设备模型建立等工作，例如usb storage驱动，usb hid驱动。如果是hub的接口，就调用hub\_probe。

参考：  
USB主机控制器驱动——OHCI分析:[https://blog.csdn.net/lizuobin2/article/details/51931161][https_blog.csdn.net_lizuobin2_article_details_51931161]  
USB驱动框架分析1:[https://blog.csdn.net/xuao20060793/article/details/46530481][https_blog.csdn.net_xuao20060793_article_details_46530481]

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[https_blog.csdn.net_lizuobin2_article_details_51931161]: https://blog.csdn.net/lizuobin2/article/details/51931161
[https_blog.csdn.net_xuao20060793_article_details_46530481]: https://blog.csdn.net/xuao20060793/article/details/46530481