Linux下的USB总线驱动(04)——USB键盘驱动 usbkbd.c

原文链接地址：http://www.linuxidc.com/Linux/2012-12/76197p9.htm

跟USB鼠标类型一样，USB键盘也属于HID类型，代码在/dirver/hid/usbhid/usbkbd.c下。USB键盘除了提交中断URB外，还需要提交控制URB。不多话，我们看代码

static int __init usb_kbd_init(void){int result = usb_register(&usb_kbd_driver);if (result == 0)printk(KERN_INFO KBUILD_MODNAME ": " DRIVER_VERSION ":"DRIVER_DESC "\n");return result;}

static struct usb_driver usb_kbd_driver = {.name ="usbkbd",.probe =usb_kbd_probe,.disconnect =usb_kbd_disconnect,.id_table =usb_kbd_id_table,//驱动设备ID表,用来指定设备或接口};

下面跟踪usb_driver中的probe

static int usb_kbd_probe(struct usb_interface *iface, const struct usb_device_id *id){struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(iface);//通过接口获取USB设备指针struct usb_host_interface *interface;//设置struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;//端点描述符struct usb_kbd *kbd;//usb_kbd私有数据struct input_dev *input_dev;//input设备int i, pipe, maxp;int error = -ENOMEM;interface = iface->cur_altsetting;//获取设置if (interface->desc.bNumEndpoints != 1)//与mouse一样只有一个端点  return -ENODEV;endpoint = &interface->endpoint[0].desc;//获取端点描述符if (!usb_endpoint_is_int_in(endpoint))//检查端点是否为中断输入端点return -ENODEV;pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);//将endpoint设置为中断IN端点maxp = usb_maxpacket(dev, pipe, usb_pipeout(pipe));//端点传输的最大数据包kbd = kzalloc(sizeof(struct usb_kbd), GFP_KERNEL);//分配urbinput_dev = input_allocate_device();//分配input设备空间if (!kbd || !input_dev)goto fail1;if (usb_kbd_alloc_mem(dev, kbd))//分配urb空间和其他缓冲区goto fail2;kbd->usbdev = dev;//给内嵌结构体赋值kbd->dev = input_dev;if (dev->manufacturer)//拷贝厂商IDstrlcpy(kbd->name, dev->manufacturer, sizeof(kbd->name));if (dev->product) {//拷贝产品IDif (dev->manufacturer)strlcat(kbd->name, " ", sizeof(kbd->name));strlcat(kbd->name, dev->product, sizeof(kbd->name));}if (!strlen(kbd->name))//检测不到厂商名字snprintf(kbd->name, sizeof(kbd->name), "USB HIDBP Keyboard %04x:%04x", le16_to_cpu(dev->descriptor.idVendor), le16_to_cpu(dev->descriptor.idProduct));//设备链接地址usb_make_path(dev, kbd->phys, sizeof(kbd->phys));strlcat(kbd->phys, "/input0", sizeof(kbd->phys));input_dev->name = kbd->name;//给input_dev结构体赋值input_dev->phys = kbd->phys;usb_to_input_id(dev, &input_dev->id);//拷贝usb_driver的支持给input,设置bustype,vendo,product等input_dev->dev.parent = &iface->dev;input_set_drvdata(input_dev, kbd);//将kbd设置为input的私有数据input_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY) | BIT_MASK(EV_LED) |BIT_MASK(EV_REP);//支持的按键事件类型input_dev->ledbit[0] = BIT_MASK(LED_NUML) | BIT_MASK(LED_CAPSL) |BIT_MASK(LED_SCROLLL) | BIT_MASK(LED_COMPOSE) |BIT_MASK(LED_KANA);//EV_LED事件支持的事件码for (i = 0; i < 255; i++)set_bit(usb_kbd_keycode[i], input_dev->keybit);//EV_KEY事件支持的事件码(即设置支持的键盘码)clear_bit(0, input_dev->keybit);input_dev->event = usb_kbd_event;//定义event函数input_dev->open = usb_kbd_open;input_dev->close = usb_kbd_close;usb_fill_int_urb(kbd->irq, dev, pipe, kbd->new, (maxp > 8 ? 8 : maxp), usb_kbd_irq, kbd, endpoint->bInterval);//填充中断urbkbd->irq->transfer_dma = kbd->new_dma;kbd->irq->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;kbd->cr->bRequestType = USB_TYPE_CLASS | USB_RECIP_INTERFACE;kbd->cr->bRequest = 0x09;//设置控制请求的格式kbd->cr->wValue = cpu_to_le16(0x200);kbd->cr->wIndex = cpu_to_le16(interface->desc.bInterfaceNumber);kbd->cr->wLength = cpu_to_le16(1);usb_fill_control_urb(kbd->led, dev, usb_sndctrlpipe(dev, 0),     (void *) kbd->cr, kbd->leds, 1,     usb_kbd_led, kbd);//填充控制urbkbd->led->transfer_dma = kbd->leds_dma;kbd->led->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;error = input_register_device(kbd->dev);if (error)goto fail2;usb_set_intfdata(iface, kbd);device_set_wakeup_enable(&dev->dev, 1);return 0;fail2:usb_kbd_free_mem(dev, kbd);fail1:input_free_device(input_dev);kfree(kbd);return error;}

在上面的probe中，我们主要是初始化一些结构体，然后提交中断urb和控制urb，并注册input设备。其中有几个地方需要细看下，其一，usb_kbd_alloc_mem的实现。其二，设置控制请求的格式。

先来看看usb_kbd_alloc_mem的实现

static int usb_kbd_alloc_mem(struct usb_device *dev, struct usb_kbd *kbd){if (!(kbd->irq = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL)))//分配中断urbreturn -1;if (!(kbd->led = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL)))//分配控制urbreturn -1;if (!(kbd->new = usb_alloc_coherent(dev, 8, GFP_ATOMIC, &kbd->new_dma)))return -1;//分配中断urb使用的缓冲区if (!(kbd->cr = kmalloc(sizeof(struct usb_ctrlrequest), GFP_KERNEL)))return -1;//分配控制urb使用的控制请求描述符if (!(kbd->leds = usb_alloc_coherent(dev, 1, GFP_ATOMIC, &kbd->leds_dma)))return -1;//分配控制urb使用的缓冲区return 0;}

这里我们需要明白中断urb和控制urb需要分配不同的urb结构体，同时在提交urb之前，需要填充的内容也不同，中断urb填充的是缓冲区和中断处理函数，控制urb填充的是控制请求描述符与回调函数。

设置控制请求的格式。cr是struct usb_ctrlrequest结构的指针，USB协议中规定一个控制请求的格式为一个8个字节的数据包，其定义如下

/** * struct usb_ctrlrequest - SETUP data for a USB device control request * @bRequestType: matches the USB bmRequestType field * @bRequest: matches the USB bRequest field * @wValue: matches the USB wValue field (le16 byte order) * @wIndex: matches the USB wIndex field (le16 byte order) * @wLength: matches the USB wLength field (le16 byte order) * * This structure is used to send control requests to a USB device.  It matches * the different fields of the USB 2.0 Spec section 9.3, table 9-2.  See the * USB spec for a fuller description of the different fields, and what they are * used for. * * Note that the driver for any interface can issue control requests. * For most devices, interfaces don't coordinate with each other, so * such requests may be made at any time. */struct usb_ctrlrequest {__u8 bRequestType;//设定传输方向、请求类型等__u8 bRequest;//指定哪个请求，可以是规定的标准值也可以是厂家定义的值__le16 wValue;//即将写到寄存器的数据__le16 wIndex;//接口数量，也就是寄存器的偏移地址__le16 wLength;//数据传输阶段传输多少个字节} __attribute__ ((packed));

USB协议中规定，所有的USB设备都会响应主机的一些请求，这些请求来自USB主机控制器，主机控制器通过设备的默认控制管道发出这些请求。默认的管道为0号端口对应的那个管道。

同样这个input设备首先由用户层调用open函数，所以先看看input中定义的open

static int usb_kbd_open(struct input_dev *dev){struct usb_kbd *kbd = input_get_drvdata(dev);kbd->irq->dev = kbd->usbdev;if (usb_submit_urb(kbd->irq, GFP_KERNEL))return -EIO;return 0;}

因为这个驱动里面有一个中断urb一个控制urb，我们先看中断urb的处理流程。中断urb在input的open中被提交后，当USB core处理完毕，会通知这个USB设备驱动，然后执行回调函数，也就是中断处理函数usb_kbd_irq

static void usb_kbd_irq(struct urb *urb){struct usb_kbd *kbd = urb->context;int i;switch (urb->status) {case 0:/* success */break;case -ECONNRESET:/* unlink */case -ENOENT:case -ESHUTDOWN:return;/* -EPIPE:  should clear the halt */default:/* error */goto resubmit;}//报告usb_kbd_keycode[224..231]8按键状态//KEY_LEFTCTRL,KEY_LEFTSHIFT,KEY_LEFTALT,KEY_LEFTMETA,//KEY_RIGHTCTRL,KEY_RIGHTSHIFT,KEY_RIGHTALT,KEY_RIGHTMETAfor (i = 0; i < 8; i++)input_report_key(kbd->dev, usb_kbd_keycode[i + 224], (kbd->new[0] >> i) & 1);//若同时只按下1个按键则在第[2]个字节,若同时有两个按键则第二个在第[3]字节，类推最多可有6个按键同时按下for (i = 2; i < 8; i++) {//获取键盘离开的中断//同时没有该KEY的按下状态if (kbd->old[i] > 3 && memscan(kbd->new + 2, kbd->old[i], 6) == kbd->new + 8) {if (usb_kbd_keycode[kbd->old[i]])input_report_key(kbd->dev, usb_kbd_keycode[kbd->old[i]], 0);elsehid_info(urb->dev, "Unknown key (scancode %#x) released.\n", kbd->old[i]);}//获取键盘按下的中断//同时没有该KEY的离开状态if (kbd->new[i] > 3 && memscan(kbd->old + 2, kbd->new[i], 6) == kbd->old + 8) {if (usb_kbd_keycode[kbd->new[i]])input_report_key(kbd->dev, usb_kbd_keycode[kbd->new[i]], 1);elsehid_info(urb->dev, "Unknown key (scancode %#x) released.\n", kbd->new[i]);}}input_sync(kbd->dev);//同步设备,告知事件的接收者驱动已经发出了一个完整的报告memcpy(kbd->old, kbd->new, 8);//防止未松开时被当成新的按键处理resubmit:i = usb_submit_urb (urb, GFP_ATOMIC);if (i)hid_err(urb->dev, "can't resubmit intr, %s-%s/input0, status %d",kbd->usbdev->bus->bus_name,kbd->usbdev->devpath, i);}

这个就是中断urb的处理流程，跟前面讲的的USB鼠标中断处理流程类似。好了，我们再来看看剩下的控制urb处理流程吧。

我们有个疑问，我们知道在probe中，我们填充了中断urb和控制urb，但是在input的open中，我们只提交了中断urb，那么控制urb什么时候提交呢？

我们知道对于input子系统，如果有事件被响应，我们会调用事件处理层的event函数，而该函数最终调用的是input下的event。所以，对于input设备，我们在USB键盘驱动中只设置了支持LED选项，也就是ledbit项，这是怎么回事呢？刚才我们分析的那个中断urb其实跟这个 input基本没啥关系，中断urb并不是像讲键盘input实现的那样属于input下的中断。我们在USB键盘驱动中的input子系统中只设计了 LED选项，那么当input子系统有按键选项的时候必然会使得内核调用调用事件处理层的event函数，最终调用input下的event。好了，那我们来看看input下的event干了些什么。

static int usb_kbd_event(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value){struct usb_kbd *kbd = input_get_drvdata(dev);if (type != EV_LED)//不支持LED事件return -1;//获取指示灯的目标状态kbd->newleds = (!!test_bit(LED_KANA,    dev->led) << 3) | (!!test_bit(LED_COMPOSE, dev->led) << 3) |       (!!test_bit(LED_SCROLLL, dev->led) << 2) | (!!test_bit(LED_CAPSL,   dev->led) << 1) |       (!!test_bit(LED_NUML,    dev->led));if (kbd->led->status == -EINPROGRESS)return 0;//指示灯状态已经是目标状态则不需要再做任何操作if (*(kbd->leds) == kbd->newleds)return 0;*(kbd->leds) = kbd->newleds;kbd->led->dev = kbd->usbdev;if (usb_submit_urb(kbd->led, GFP_ATOMIC))pr_err("usb_submit_urb(leds) failed\n");//提交控制urbreturn 0;}

当在input的event里提交了控制urb后，经过URB处理流程，最后返回给USB设备驱动的回调函数，也就是在probe中定义的usb_kbd_led

static void usb_kbd_led(struct urb *urb){struct usb_kbd *kbd = urb->context;if (urb->status)hid_warn(urb->dev, "led urb status %d received\n", urb->status);if (*(kbd->leds) == kbd->newleds)return;*(kbd->leds) = kbd->newleds;kbd->led->dev = kbd->usbdev;if (usb_submit_urb(kbd->led, GFP_ATOMIC))hid_err(urb->dev, "usb_submit_urb(leds) failed\n");}

总结下，我们的控制urb走的是先由input的event提交，触发后由控制urb的回调函数再次提交。好了，通过USB鼠标，我们已经知道了控制urb和中断urb的设计和处理流程。