Linux UVC 摄像头知识整理之USB概述

                         Linux UVC摄像头驱动流程  最近在学习USB摄像头，所谓好记性不如烂笔头，现在将自己所学的东西整理一下。  学习USB摄像头之前，先整理下USB有关概念。1.  USB 有关知识               USB通信采用主从结构，实现主机控制器和外围设备的通信。   USB主机控制器有UHCI（通用主机控制器接口），OHCI（开放主机控制器接口），EHCI（增强主机控制器接口），USB OTG控制器接口等。   主机控制器内嵌一个根集线器硬件，根集线器是逻辑集线器，多个USB接口共用，端口可以和内部或外部集线器相连，扩展更多，级联下来，可以构成树状。   USB设备传输数据模式有4种：   A：控制传输，用来传输外设和主机之间的控制、状态、配置等信息。   B：批量传输，传输大量时延要求不高的数据。   C：中断传输，传输数据量小，对传输时延敏感，要求立即响应。   D：等时传输，传输实时数据，传输速率预先可知。   USB设备每个可寻址单元称为端点，为每个端点分配的地址称为端点地址，每个端点都有与之相关的传输模式；地址为0的端点专门用来配置设备，控制管道和它相连，完成设备枚举过程。       端点可以沿上行方向发送数据，也可以沿下行方向接收数据，前者称为IN传输，后者称为OUT传输，两者地址空间分开的，所以可以一个IN端点和一个OUT端点可以有相同地址。![USB子系统](http://img.blog.csdn.net/20171009144242409?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcXFfMzM0MzIxODk=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast)  编写USB驱动程序所用到的数据结构，有如下重要的几个。

usb_device 属于USB子系统，该结构体在内核中代表所驱动的设备。

   struct usb_device {    int     devnum;    char        devpath[16];    u32     route;    enum usb_device_state   state;    enum usb_device_speed   speed;    struct usb_tt   *tt;    int     ttport;    unsigned int toggle[2];    struct usb_device *parent;    struct usb_bus *bus;    struct usb_host_endpoint ep0;    struct device dev;    struct usb_device_descriptor descriptor;    struct usb_host_bos *bos;    struct usb_host_config *config;    struct usb_host_config *actconfig;    struct usb_host_endpoint *ep_in[16];    struct usb_host_endpoint *ep_out[16];    char **rawdescriptors;    unsigned short bus_mA;    u8 portnum;    u8 level;    unsigned can_submit:1;    unsigned persist_enabled:1;    unsigned have_langid:1;    unsigned authorized:1;    unsigned authenticated:1;    unsigned wusb:1;    unsigned lpm_capable:1;    unsigned usb2_hw_lpm_capable:1;    unsigned usb2_hw_lpm_besl_capable:1;    unsigned usb2_hw_lpm_enabled:1;    unsigned usb2_hw_lpm_allowed:1;    unsigned usb3_lpm_u1_enabled:1;    unsigned usb3_lpm_u2_enabled:1;    int string_langid;    /* static strings from the device */    char *product;    char *manufacturer;    char *serial;    struct list_head filelist;    int maxchild;    u32 quirks;    atomic_t urbnum;    unsigned long active_duration;#ifdef CONFIG_PM    unsigned long connect_time;    unsigned do_remote_wakeup:1;    unsigned reset_resume:1;    unsigned port_is_suspended:1;#endif    struct wusb_dev *wusb_dev;    int slot_id;    enum usb_device_removable removable;    struct usb2_lpm_parameters l1_params;    struct usb3_lpm_parameters u1_params;    struct usb3_lpm_parameters u2_params;    unsigned lpm_disable_count;}; 

URB（USB Request Block，USB请求块），USB传输数据机制的核心数据结构，供USB协议栈使用。

struct urb {    /* private: usb core and host controller only fields in the urb */    struct kref kref;       /* reference count of the URB */    void *hcpriv;           /* private data for host controller */    atomic_t use_count;     /* concurrent submissions counter */    atomic_t reject;        /* submissions will fail */    int unlinked;           /* unlink error code */    /* public: documented fields in the urb that can be used by drivers */    struct list_head urb_list;  /* list head for use by the urb's                     * current owner */    struct list_head anchor_list;   /* the URB may be anchored */    struct usb_anchor *anchor;    struct usb_device *dev;     /* (in) pointer to associated device */    struct usb_host_endpoint *ep;   /* (internal) pointer to endpoint */    unsigned int pipe;      /* (in) pipe information */    unsigned int stream_id;     /* (in) stream ID */    int status;         /* (return) non-ISO status */    unsigned int transfer_flags;    /* (in) URB_SHORT_NOT_OK | ...*/    void *transfer_buffer;      /* (in) associated data buffer */    dma_addr_t transfer_dma;    /* (in) dma addr for transfer_buffer */    struct scatterlist *sg;     /* (in) scatter gather buffer list */    int num_mapped_sgs;     /* (internal) mapped sg entries */    int num_sgs;            /* (in) number of entries in the sg list */    u32 transfer_buffer_length; /* (in) data buffer length */    u32 actual_length;      /* (return) actual transfer length */    unsigned char *setup_packet;    /* (in) setup packet (control only) */    dma_addr_t setup_dma;       /* (in) dma addr for setup_packet */    int start_frame;        /* (modify) start frame (ISO) */    int number_of_packets;      /* (in) number of ISO packets */    int interval;           /* (modify) transfer interval                     * (INT/ISO) */    int error_count;        /* (return) number of ISO errors */    void *context;          /* (in) context for completion */    usb_complete_t complete;    /* (in) completion routine */    struct usb_iso_packet_descriptor iso_frame_desc[0];                    /* (in) ISO ONLY */};

URB使用分三个步骤：分配内存，初始化，提交。

和URB相关的管道有关概念：
管道包括：端点地址，传输方向，数据传输模式。
管道是URB重要成员，为USB传输提供地址信息，USB核心提供现成的宏来创建管道。

USB标准定义一系列描述符数据结构来保存设备信息：
设备描述符存放设备普通信息，比如产品ID和设备ID；
配置描述符存放设备配置模式，如设备是总线供电还是自己供电；
接口描述符使得USB能够支持更多功能；
端点描述符存放设备最终的端点信息；

下面贴上一个例子，是书里讲的一个遥控卡的例子。

/* Define these values to match your devices */#define USB_SKEL_VENDOR_ID  0xABCD#define USB_SKEL_PRODUCT_ID 0xCDEF/* table of devices that work with this driver */static const struct usb_device_id tele_table[] = {    { USB_DEVICE(USB_SKEL_VENDOR_ID, USB_SKEL_PRODUCT_ID) },    { }                 /* Terminating entry */};MODULE_DEVICE_TABLE(usb, tele_table);...static struct usb_driver tele_driver = {    .name =     "tele",    .probe =    tele_probe,    .disconnect =   tele_disconnect,    .id_table = tele_table,};static int __init tele_init(void){/*Register with the USB core*/result = usb_register(&tele_driver);    /*...*/    return 0;}static void __exit tele_exit(void){/*Unregister from the USB core*/   usb_deregister(&tele_driver);   return ;}module_init(tele_init);module_exit(tele_exit);

USB_DEVICE()宏利用提供的厂商ID和产品ID创建usb_divce_id结构体。
MODULE_DEVICE_TABLE()宏把tele_ids记录在模块映像中，一旦有设备插入，驱动就能被加载到内核运行。

暂时整理到这里，以后整理read等其他函数分析。