linux usb hub驱动-steven

分类： LINUX

linux usb hub驱动

谨以此文纪念过往的岁月

一.前言

OHCI (Open Host Controller Interface)，是康柏、微软、国家半导体等公司共同制定的一个USB主机接口规范，它提供一个更抽象的接口来完成USB数据传输工作。

在OHCI规范中，最重要的几个概念是端点（EndPoint - ED）、传输描述符（Transport Descriptor - TD）、主机控制器通信区（HCCA）。其中ED负责确定传输类型（控制传输、批量传输、同步传输和中断传输）。TD确定传输参数。HCCA用于确定数据 传输是否完毕。

本文针对s3c6410的usb host的驱动来讲述usb host的驱动。

二．usb host驱动

话说s3c6410的硬件支持ohci，其配置时也是采用的是ohci-hcd，其编译时为ohci-hcd.c文件。

static int __init ohci_hcd_mod_init(void)

{

platform_driver_register (&ohci_hcd_s3c2410_driver);

}

其实真正注册的是ohci_hcd_s3c2410_driver这个驱动。那我们来看一下这个结构体的具体值。

static struct platform_driver ohci_hcd_s3c2410_driver = {

.probe= ohci_hcd_s3c2410_drv_probe,

.remove= ohci_hcd_s3c2410_drv_remove,

.shutdown= usb_hcd_platform_shutdown,

.driver= {

.owner= THIS_MODULE,

.name= 's3c2410-ohci',

},

};

那我们一一来看上述的每一个函数的实现。

2.1 hcd 探测

函数很简单其实现功能的是usb_hcd_s3c2410_probe函数。

static int ohci_hcd_s3c2410_drv_probe(struct platform_device *pdev)

{

return usb_hcd_s3c2410_probe(&ohci_s3c2410_hc_driver, pdev);

}

ohci_s3c2410_hc_driver提供了对于ohci的操作集。对于这些函数在后面的学习中去看，在此不加扩展。我们将下面的函数剔除枝叶留其主干。

static int usb_hcd_s3c2410_probe (const struct hc_driver *driver,

struct platform_device *dev)

{

struct usb_hcd *hcd = NULL;

int retval;

#if !defined(CONFIG_ARCH_2410)

usb_host_clk_en();--使能clk

#endif

s3c2410_usb_set_power(dev->dev.platform_data, 1, 1);

s3c2410_usb_set_power(dev->dev.platform_data, 2, 1);

hcd = usb_create_hcd(driver, dev, 's3c24xx');--创建一个hcd

hcd->rsrc_start = dev->resource[0].start; --获取物理地址

hcd->rsrc_len= dev->resource[0].end - dev->resource[0].start + 1;

request_mem_region(hcd->rsrc_start, hcd->rsrc_len, hcd_name);

clk = clk_get(dev, 'usb-host');

s3c2410_start_hc(dev, hcd);

hcd->regs = ioremap(hcd->rsrc_start, hcd->rsrc_len);

ohci_hcd_init(hcd_to_ohci(hcd));

retval = usb_add_hcd(hcd, dev->resource[1].start, IRQF_DISABLED);

return 0;

}

对于usb的电源管理，我们暂时不看，不看不代表不重要，电源管理是很重要的。

那依次来看上面的函数。usb_create_hcd创建和初始化一个hcd结构体。

参数说明:

Driver ：将使用该hcd的hc驱动

dev：该hc的设备实体，将存储在hcd->self.controller中。

bus_name: 存储在hcd->self.bus_name的值

struct usb_hcd * usb_create_hcd(const struct hc_driver *driver,

struct device *dev, const char *bus_name)

{

struct usb_hcd *hcd;

hcd = kzalloc(sizeof(*hcd) + driver->hcd_priv_size, GFP_KERNEL);

if (!hcd) {

return NULL;

}

dev_set_drvdata(dev, hcd);--将hcd存储到dev的私用数据。

kref_init(kref);--初始化hcd的引用计数

usb_bus_init(self);--初始化usb_bus 结构体

hcd->self.controller= dev;--hcd的controller实体

hcd->self.bus_name= bus_name; --总线名称

hcd->self.uses_dma = (dev->dma_mask != NULL); --使用使用dma的旗标

--如何理解该定时器，众所周知usb采用轮询的办法来实现对从设备的读取数据，那有一点就会很疑惑就是那所谓中断传输是怎么一回事，从字面意思去理解应该是从设备如果有数据发送，则产生一个中断通知usb host，这是与usb协议相互违背的。那这是怎么一回事呢，其实这就是timer的作用了。

init_timer(rh_timer);

hcd->rh_timer.function = rh_timer_func;

hcd->rh_timer.data = (unsigned long) hcd;

hcd->driver = driver;

hcd->product_desc = (driver->product_desc) ? driver->product_desc :

'USB Host Controller';

return hcd;

}

上面就是初始化一个hcd的实体。

s3c2410_start_hc启动hc。这里有一个很奇怪的结构体就是struct s3c2410_hcd_info，在s3c6410中并没有看到该结构体的赋值。也许有人对此很困惑，该结构体做什么用的。那我们来看该结构体的真正面目。

struct s3c2410_hcd_info {

struct usb_hcd*hcd;--保存该hcd_info所属的hcd

struct s3c2410_hcd_portport[2]; --两个端口。

void(*power_control)(int port, int to); --电源控制

void(*enable_oc)(struct s3c2410_hcd_info *, int on);

void(*report_oc)(struct s3c2410_hcd_info *, int ports);

};

在usb-host.txt中对其功能进行了说明，就是一对函数，使能过流检测和控制端口电源状态。

power_control：使能或禁止端口电源

enable_oc：使能或禁止端口过流检测

report_oc：当端口存在过流，则会调用该函数。

static void s3c2410_start_hc(struct platform_device *dev, struct usb_hcd *hcd)

{

struct s3c2410_hcd_info*info = dev->dev.platform_data;

clk_enable(clk);

if (info != NULL) {--在s3c6410中该info为空。

info->hcd= hcd;

info->report_oc = s3c2410_hcd_oc;

if (info->enable_oc != NULL) {

(info->enable_oc)(info, 1);

}

}

}

初始化ohci_hcd

static void ohci_hcd_init(struct ohci_hcd *ohci)

{

ohci->next_statechange = jiffies;

spin_lock_init (&lock);

INIT_LIST_HEAD (&pending);

}

初始化并注册usb_hcd

完成通用hcd的初始化和注册，在这里同时完成中断的申请和注册。

int usb_add_hcd(struct usb_hcd *hcd,unsigned int irqnum, unsigned long irqflags)

{

int retval;

struct usb_device *rhdev;

hcd->authorized_default = hcd->wireless? 0 : 1;--判断是否为无线

set_bit(HCD_FLAG_HW_ACCESSIBLE, flags); --设置HW_ACCESSIBLE旗标

if ((retval = hcd_buffer_create(hcd)) != 0) { --开辟hcd的缓冲区

return retval;

}

if ((retval = usb_register_bus(self)) < 0)

goto err_register_bus;

if ((rhdev = usb_alloc_dev(NULL, self, 0)) == NULL) {

retval = -ENOMEM;

goto err_allocate_root_hub;

}

rhdev->speed = (hcd->driver->flags & HCD_USB2) ? USB_SPEED_HIGH :USB_SPEED_FULL; --指定根hub的speed

hcd->self.root_hub = rhdev;

device_init_wakeup(&rhdev->dev, 1);

if (hcd->driver->reset && (retval = hcd->driver->reset(hcd)) < 0) {--为NULL

goto err_hcd_driver_setup;

}

if (device_can_wakeup(hcd->self.controller)

&& device_can_wakeup(self.root_hub->dev))

dev_dbg(hcd->self.controller, 'supports USB remote wakeup\n');

if (hcd->driver->irq) {--中断处理

if (irqflags & IRQF_SHARED)

irqflags &= ~IRQF_DISABLED;

snprintf(hcd->irq_descr, sizeof(hcd->irq_descr), '%s:usb%d',

hcd->driver->description, hcd->self.busnum);

request_irq(irqnum, &usb_hcd_irq, irqflags,hcd->irq_descr, hcd);--申请中断线

}

hcd->irq = irqnum;

} else {

hcd->irq = -1；

}

hcd->driver->start(hcd);--调用start为ohci_s3c2410_start

rhdev->bus_mA = min(500u, hcd->power_budget);

register_root_hub(hcd)) ；--注册root hub

retval = sysfs_create_group(&rhdev->dev.kobj, &usb_bus_attr_group);

if (retval < 0) {

goto error_create_attr_group;

}

if (hcd->uses_new_polling &&poll_rh)

usb_hcd_poll_rh_status(hcd);

return retval;

}

那一一来看上面的函数，学习内核就要有打破砂锅问到底的精神，唯有知道那背后的种种风光，才能领略那种种风采。闲话不说，继续！

记住下面结构体中flag的值。那就看这几个宏定义是什么意思。

#defineHCD_MEMORY0x0001--hc的寄存器使用memory映射

#defineHCD_LOCAL_MEM0x0002--hc使用local memory

#defineHCD_USB110x0010--usb1.1

#defineHCD_USB20x0020--usb2.0

static const struct hc_driver ohci_s3c2410_hc_driver=

{

.flags =HCD_USB11 | HCD_MEMORY,

}；

为hcd分配缓冲池，当hc需要使用DMA内存分配器。

int hcd_buffer_create(struct usb_hcd *hcd)

{

charname[16];

int i, size;

if (!hcd->self.controller->dma_mask &&

!(hcd->driver->flags & HCD_LOCAL_MEM))

return 0;

--#define HCD_BUFFER_POOLS 4

我们查看pool_max其实是一个全局数组。如果需要开辟的缓冲区更大的话，直接采用分配page的函数。

static const size_tpool_max [HCD_BUFFER_POOLS] = {

32,128,512,PAGE_SIZE / 2

};

for (i = 0; i < HCD_BUFFER_POOLS; i++) {

size = pool_max[i];

if (!size)

continue;

snprintf(name, sizeof name, 'buffer-%d', size);

hcd->pool[i] = dma_pool_create(name, hcd->self.controller,size, size, 0);

if (!hcd->pool [i]) {

hcd_buffer_destroy(hcd);

return -ENOMEM;

}

}

return 0;

}

dma_pool_create创建一个DMA池(生成一个dma_pool，并没有分配相应空间，真正分配物理内存将在dma_pool_alloc()总实现)。

下面的函数是usb_bus注册，对于该函数也许很难理解。不过参照网上http://www./info/html/edu/20080425/301909.html的说明，估计会好理解很多。

每个主机控制器拥有一个USB系统，称为一个USB总线。USBD支持多个主机控制器，即多个USB总线。当每增加一个主机控制器时，会给他分配一个usb_bus结构。USBD动态安装和卸载主机驱动。主机驱动安装时，他的初始化函数一方面完成主机控制器硬件的设置和初始化工作，另一方面调用usb_alloc_bus和usb_register_bus来将自己注册到USBD中去，供USB子系统访问。

static int usb_register_bus(struct usb_bus *bus)

{

int result = -E2BIG;

int busnum;

mutex_lock(&usb_bus_list_lock);

busnum = find_next_zero_bit (busmap.busmap, USB_MAXBUS, 1);

--用busmap来存储主机驱动，一个bit位代表一个主机驱动

if (busnum >= USB_MAXBUS) {

return result;

}

set_bit (busnum, busmap.busmap);

bus->busnum = busnum;

bus->dev = device_create(usb_host_class, bus->controller, MKDEV(0, 0),bus, 'usb_host%d', busnum);

--在usb_host类下创建一个usb_host设备。

list_add (bus_list, &usb_bus_list);

mutex_unlock(&usb_bus_list_lock);

usb_notify_add_bus(bus);

return 0;

}

那大家也许会好奇该bus有什么作用。那下面就看usb_bus的真实面目。要知道爱一个人，不仅仅是爱她的外表还有内在，真正的她。

struct usb_bus {

struct device *controller;--主机的硬件

int busnum;--bus number

const char *bus_name;--bus name

u8 uses_dma;--主机控制器是否使用DMA

u8 otg_port;--otg的端口

unsigned is_b_host:1;

unsigned b_hnp_enable:1;

int devnum_next;--在循环开辟中下一个打开的设备

struct usb_devmap devmap;--设备地址分配匹配。

struct usb_device *root_hub;--根hub

struct list_head bus_list;--buses 链表

int bandwidth_allocated;--90%,而高速保留80%在这个总线上，每个周期多少时间被保留使用。单位：微秒/帧。全速和低速设备保留

int bandwidth_int_reqs;--中断请求个数

int bandwidth_isoc_reqs;--等时请求个数

#ifdef CONFIG_USB_DEVICEFS

struct dentry *usbfs_dentry;--bus的usbfs目录入口

#endif

struct device *dev;--该bus设备

};

可以同过usb_register_bus来注册一个usb host总线，当然也可以通过usb_deregister_bus来注销一个usb host的总线。

注册bus过后来为usb host分配一个usb_device.记住传入的参数parent为NULL,因为该usb hub为根hub。

struct usb_device *usb_alloc_dev(struct usb_device *parent,

struct usb_bus *bus, unsigned port1)

{

struct usb_device *dev;

struct usb_hcd *usb_hcd = container_of(bus, struct usb_hcd, self);

unsigned root_hub = 0;

dev = kzalloc(sizeof(*dev), GFP_KERNEL);

if (!dev)

return NULL;

if (!usb_get_hcd(bus_to_hcd(bus))) {

kfree(dev);

return NULL;

}

device_initialize(dev);

dev->dev.bus = &usb_bus_type;

dev->dev.type = &usb_device_type;

dev->dev.groups = usb_device_groups;

dev->dev.dma_mask = bus->controller->dma_mask;

set_dev_node(dev, dev_to_node(bus->controller));

dev->state = USB_STATE_ATTACHED;--该hub的状态为以连接

atomic_set(urbnum, 0);

INIT_LIST_HEAD(ep0.urb_list);

dev->ep0.desc.bLength = USB_DT_ENDPOINT_SIZE;

dev->ep0.desc.bDescriptorType = USB_DT_ENDPOINT;

usb_enable_endpoint(dev, ep0, true);

dev->can_submit = 1;

if (unlikely(!parent)) {

dev->devpath[0] = '0';

dev->dev.parent = bus->controller;

dev_set_name(dev, 'usb%d', bus->busnum);

root_hub = 1;

} else {

if (parent->devpath[0] == '0')

snprintf(dev->devpath, sizeof dev->devpath,

'%d', port1);

else

snprintf(dev->devpath, sizeof dev->devpath,

'%s.%d', parent->devpath, port1);

dev->dev.parent = &parent->dev;

dev_set_name(dev, '%d-%s', bus->busnum, dev->devpath);

}

dev->portnum = port1;

dev->bus = bus;

dev->parent = parent;

INIT_LIST_HEAD(filelist);

if (root_hub)/* Root hub always ok [and always wired] */

dev->authorized = 1;

else {

dev->authorized = usb_hcd->authorized_default;

dev->wusb = usb_bus_is_wusb(bus)? 1 : 0;

}

return dev;

}

到此还有两个函数没有看ohci_s3c2410_start和register_root_hub。那还是继续下去，总会有一天会看到路的尽头。

ohci_s3c2410_start这个函数很假，其实他自己没有做什么。

static int ohci_s3c2410_start (struct usb_hcd *hcd)

{

struct ohci_hcd*ohci = hcd_to_ohci (hcd);

int ret;

if ((ret = ohci_init(ohci)) < 0)

return ret;

if ((ret = ohci_run (ohci)) < 0) {

err ('can't start %s', hcd->self.bus_name);

ohci_stop (hcd);

return ret;

}

return 0;

}

完成硬件OHCI的初始化和运行。关于OHCI的硬件初始化，以后再专门来看。现在主要看root hub的软件注册。

注册root hub，将root hub注册到usb子系统中。通过usb_new_device来注册一个usb device，同时为root hub分配地址，通常是1。

static int register_root_hub(struct usb_hcd *hcd)

{

struct device *parent_dev = hcd->self.controller;

struct usb_device *usb_dev = hcd->self.root_hub;

const int devnum = 1;

int retval;

usb_dev->devnum = devnum;

usb_dev->bus->devnum_next = devnum + 1;

memset (&usb_dev->bus->devmap.devicemap, 0,

sizeof usb_dev->bus->devmap.devicemap);

set_bit (devnum, usb_dev->bus->devmap.devicemap);

usb_set_device_state(usb_dev, USB_STATE_ADDRESS);

mutex_lock(&usb_bus_list_lock);

usb_dev->ep0.desc.wMaxPacketSize = __constant_cpu_to_le16(64);

retval = usb_get_device_descriptor(usb_dev, USB_DT_DEVICE_SIZE);

if (retval != sizeof usb_dev->descriptor) {

mutex_unlock(&usb_bus_list_lock);

return (retval < 0) ? retval : -EMSGSIZE;

}

retval = usb_new_device (usb_dev);

if (retval) {

}

mutex_unlock(&usb_bus_list_lock);

if (retval == 0) {

spin_lock_irq (&hcd_root_hub_lock);

hcd->rh_registered = 1;

spin_unlock_irq (&hcd_root_hub_lock);

if (hcd->state == HC_STATE_HALT)

usb_hc_died (hcd);/* This time clean up */

}

return retval;

}

到此usb_hcd_s3c2410_probe就算是看完了，不过还是很粗糙。继续！

三.总结

在该次学习中主要是了解一个usb主机控制器的加载。记住不是所有的hub都是root hub，对于usb子系统而言，只有唯一的root hub。hcd host controller driver其意为主机控制器驱动。对于普通的hub的而言，其仅仅是root hub下挂载的一个设备。不过对于hub的驱动和普通的usb设备驱动是不同的。在linux中会为每一个hub创建一个usb_bus。

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