USB鼠标驱动

来源：互联网发布：宁波seo 编辑：程序博客网时间：2024/05/02 01:23

/var/log/messages查看错误信息

1.各种描述符

七种描述符:设备，配置，借口，端点，字符串，Qualifier，other speed configuration；还有一些类特殊描述符:如hid

描述符和音频借口描述符，厂商自定义的描述符等。

设备描述符决定该设备有多少配置，每一层都对下层描述符描述；

首先获取设备描述符，接着获取配置描述符，然后根据配置描述符中的配置集合的总长度，一次将配置，借口，类特殊，端点描述

符读取。主机发送获取字符描述符的请求及描述符的索引号，语言id获取对应的字符串描述符。

设备描述符:(1)usb协议版本号；(2)设备类型；(3)端点0的最大包大小;(4)厂商id(VID),产品id(PID),设备版本号，厂商字符串

索引，产品字符串索引；(5)设备序列号索引，可能的配置数；

配置描述符:(1)配置的编号；(2)是否支持远程唤醒；电流需求量，供电方式；(3)所包含的借口数；

接口描述符:(1)借口编号，借口使用的类，子类，协议等;(2)接口的端点数；

端点描述符:端点号及方向，端点传输类型，最大包长度，查询时间间隔等；

2.检测设备

有设备插入时，集线器检测到高电平并报告主机检测到设备了。然后根据拉高的情况判断是什么速度类型的设备。如果是告诉设备

，还要通过集线器和设备确认后，再切换到高速设备。

cypress的设备要进行二次枚举，第一次要下载固件；第二次重新枚举。

3.枚举过程

(1)控制传输

枚举使用控制传输；

控制传输分为三个过程:

建立过程:主机发送，开始于setup令牌包，紧跟一个data0数据包；setup只能使用data0包；握手包，设备只能用ack类应答；

数据过程:控制读传输(输入数据)；控制写传输(输出数据)；数据为0长度则没有数据；如果一个数据过程包含一笔或多笔数据事

物，则在所有的数据事务都必须是同一个传输方向的。数据过程的第一个数据包必须是data1包，然后data0与data1交替；

状态过程是一笔批量事务:控制写传输在状态过程使用一个批量输入事务；控制读传输在状态过程使用批量输出事务；状态过程

使用data1包；

(2)检测到usb设备后，先对设备复位,让设备地址为0；然后往设备为0地址的端点0发送设备描述符请求(建立过程)；第一次只能

读取一个数据包的描述符，至少8字节(第8字节为数据包最大长度)；确认没错后，返回0长度的确认数据包(状态过程)；

对设备第二次复位，进入设置地址阶段；往地址为0的设备的端点0发送一个设备地址请求，包含新设备的地址(建立过程)；没有

数据过程，直接进入状态过程:设备等待主机一个请求状态返回(一个输入令牌包),设备就返回0长度的状态数据包；主机收到后，

发送ack应打包给设备，设备收到后，启动新设备地址；

主机再次获取设备描述符，这次获取全部的18字节描述符；

主机获取配置描述符，配置描述符总共9字节；然后根据配置集合总长度，获取配置集合；有的主机直接用最大长度来获取配置

描述符集合；

如果有字符串描述符，要获取字符串描述符；另外还有hid设备还有报告描述符等，都要单独获取；

4.包的类

一个包分为很多域；不同的包含的域不一样，但是都是从同步域开始的，紧跟这一个包标识符pid(标识包类型的)，最终以包结

束符eop来结束包。同步域用来开始传输，并同步设备和主机始终。

令牌包，启动一次usb传输，分为输出(out),输入(ing),建立(setup),帧起始(sof start of fream)；

不同类型的数据包用来在包出错时纠错的。

握手包:标识一个传输是否被对方确认:ack确认；nak:没有数据需要返回，或没有足够空间容纳；主机在合适的机会重传；

stall标识设备无法执行这个请求或端口已被挂起；

nyet，标识没有足够的空间接受下一次数据；下次传输时，先用ping令牌包试探设备是否已经准备好；

按照一定的关系把这些不同的包组成事务才能传输数据。

* $Id: usbmouse.c,v 1.15 2001/12/27 10:37:41 vojtech Exp $

* USB HIDBP Mouse support

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/slab.h>

#include <linux/module.h>

#include <linux/init.h>

#include <linux/usb/input.h>

#include <linux/hid.h>

* Version Information

#define DRIVER_VERSION "v1.6"

#define DRIVER_AUTHOR "Vojtech Pavlik <vojtech@ucw.cz>"

#define DRIVER_DESC "USB HID Boot Protocol mouse driver"

#define DRIVER_LICENSE "GPL"

MODULE_AUTHOR(DRIVER_AUTHOR);

MODULE_DESCRIPTION(DRIVER_DESC);

MODULE_LICENSE(DRIVER_LICENSE);

* 鼠标结构体，用于描述鼠标设备。

struct usb_mouse

{

/* 鼠标设备的名称，包括生产厂商、产品类别、产品等信息 */

char name[128];

/* 设备节点名称 */

char phys[64];

/* USB 鼠标是一种 USB 设备，需要内嵌一个 USB 设备结构体来描述其 USB 属性 */

struct usb_device *usbdev;

/* USB 鼠标同时又是一种输入设备，需要内嵌一个输入设备结构体来描述其输入设备的属性 */

struct input_dev *dev;

/* URB 请求包结构体，用于传送数据 */

struct urb *irq;

/* 普通传输用的地址 */

signed char *data;

/* dma 传输用的地址 */

dma_addr_t data_dma;

};

* urb 回调函数，在完成提交 urb 后，urb 回调函数将被调用。

* 此函数作为 usb_fill_int_urb 函数的形参，为构建的 urb 制定的回调函数。

static void usb_mouse_irq(struct urb *urb)

{

* urb 中的 context 指针用于为 USB 驱动程序保存一些数据。比如在这个回调函数的形参没有传递在 probe

* 中为 mouse 结构体分配的那块内存的地址指针，而又需要用到那块内存区域中的数据，context 指针则帮了

* 大忙了！

* 在填充 urb 时将 context 指针指向 mouse 结构体数据区，在这又创建一个局部 mouse 指针指向在 probe

* 函数中为 mouse 申请的那块内存，那块内存保存着非常重要数据。

* 当 urb 通过 USB core 提交给 hc 之后，如果结果正常，mouse->data 指向的内存区域将保存着鼠标的按键

* 和移动坐标信息，系统则依靠这些信息对鼠标的行为作出反应。

* mouse 中内嵌的 dev 指针，指向 input_dev 所属于的内存区域。

struct usb_mouse *mouse = urb->context;

signed char *data = mouse->data;

struct input_dev *dev = mouse->dev;

int status;

* status 值为 0 表示 urb 成功返回，直接跳出循环把鼠标事件报告给输入子系统。

* ECONNRESET 出错信息表示 urb 被 usb_unlink_urb 函数给 unlink 了，ENOENT 出错信息表示 urb 被

* usb_kill_urb 函数给 kill 了。usb_kill_urb 表示彻底结束 urb 的生命周期，而 usb_unlink_urb 则

* 是停止 urb，这个函数不等 urb 完全终止就会返回给回调函数。这在运行中断处理程序时或者等待某自旋锁

* 时非常有用，在这两种情况下是不能睡眠的，而等待一个 urb 完全停止很可能会出现睡眠的情况。

* ESHUTDOWN 这种错误表示 USB 主控制器驱动程序发生了严重的错误，或者提交完 urb 的一瞬间设备被拔出。

* 遇见除了以上三种错误以外的错误，将申请重传 urb。

switch (urb->status)

{

case 0: /* success */

break;

case -ECONNRESET: /* unlink */

case -ENOENT:

case -ESHUTDOWN:

return;

/* -EPIPE: should clear the halt */

default: /* error */

goto resubmit;

}

* 向输入子系统汇报鼠标事件情况，以便作出反应。

* data 数组的第0个字节：bit 0、1、2、3、4分别代表左、右、中、SIDE、EXTRA键的按下情况；

* data 数组的第1个字节：表示鼠标的水平位移；

* data 数组的第2个字节：表示鼠标的垂直位移；

* data 数组的第3个字节：REL_WHEEL位移。

input_report_key(dev, BTN_LEFT, data[0] & 0x01);

input_report_key(dev, BTN_RIGHT, data[0] & 0x02);

input_report_key(dev, BTN_MIDDLE, data[0] & 0x04);

input_report_key(dev, BTN_SIDE, data[0] & 0x08);

input_report_key(dev, BTN_EXTRA, data[0] & 0x10);

input_report_rel(dev, REL_X, data[1]);

input_report_rel(dev, REL_Y, data[2]);

input_report_rel(dev, REL_WHEEL, data[3]);

* 这里是用于事件同步。上面几行是一次完整的鼠标事件，包括按键信息、绝对坐标信息和滚轮信息，输入子

* 系统正是通过这个同步信号来在多个完整事件报告中区分每一次完整事件报告。示意如下：

* 按键信息坐标位移信息滚轮信息 EV_SYC | 按键信息坐标位移信息滚轮信息 EV_SYC ...

input_sync(dev);

* 系统需要周期性不断地获取鼠标的事件信息，因此在 urb 回调函数的末尾再次提交 urb 请求块，这样又会

* 调用新的回调函数，周而复始。

* 在回调函数中提交 urb 一定只能是 GFP_ATOMIC 优先级的，因为 urb 回调函数运行于中断上下文中，在提

* 交 urb 过程中可能会需要申请内存、保持信号量，这些操作或许会导致 USB core 睡眠，一切导致睡眠的行

* 为都是不允许的。

resubmit:

status = usb_submit_urb (urb, GFP_ATOMIC);

if (status)

err ("can't resubmit intr, %s-%s/input0, status %d",

mouse->usbdev->bus->bus_name,

mouse->usbdev->devpath, status);

}

* 打开鼠标设备时，开始提交在 probe 函数中构建的 urb，进入 urb 周期。

static int usb_mouse_open(struct input_dev *dev)

{

struct usb_mouse *mouse = dev->private;

mouse->irq->dev = mouse->usbdev;

if (usb_submit_urb(mouse->irq, GFP_KERNEL))

return -EIO;

return 0;

}

* 关闭鼠标设备时，结束 urb 生命周期。

static void usb_mouse_close(struct input_dev *dev)

{

struct usb_mouse *mouse = dev->private;

usb_kill_urb(mouse->irq);

}

* 驱动程序的探测函数

static int usb_mouse_probe(struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id)

{

* 接口结构体包含于设备结构体中，interface_to_usbdev 是通过接口结构体获得它的设备结构体。

* usb_host_interface 是用于描述接口设置的结构体，内嵌在接口结构体 usb_interface 中。

* usb_endpoint_descriptor 是端点描述符结构体，内嵌在端点结构体 usb_host_endpoint 中，而端点

* 结构体内嵌在接口设置结构体中。

struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);

struct usb_host_interface *interface;

struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;

struct usb_mouse *mouse;

struct input_dev *input_dev;

int pipe, maxp;

interface = intf->cur_altsetting;

/* 鼠标仅有一个 interrupt 类型的 in 端点，不满足此要求的设备均报错 */

if (interface->desc.bNumEndpoints != 1)

return -ENODEV;

endpoint = &interface->endpoint[0].desc;

if (!usb_endpoint_is_int_in(endpoint))

return -ENODEV;

* 返回对应端点能够传输的最大的数据包，鼠标的返回的最大数据包为4个字节，数据包具体内容在 urb

* 回调函数中有详细说明。

pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);

maxp = usb_maxpacket(dev, pipe, usb_pipeout(pipe));

/* 为 mouse 设备结构体分配内存 */

mouse = kzalloc(sizeof(struct usb_mouse), GFP_KERNEL);

/* input_dev */

input_dev = input_allocate_device();

if (!mouse || !input_dev)

goto fail1;

* 申请内存空间用于数据传输，data 为指向该空间的地址，data_dma 则是这块内存空间的 dma 映射，

* 即这块内存空间对应的 dma 地址。在使用 dma 传输的情况下，则使用 data_dma 指向的 dma 区域，

* 否则使用 data 指向的普通内存区域进行传输。

* GFP_ATOMIC 表示不等待，GFP_KERNEL 是普通的优先级，可以睡眠等待，由于鼠标使用中断传输方式，

* 不允许睡眠状态，data 又是周期性获取鼠标事件的存储区，因此使用 GFP_ATOMIC 优先级，如果不能

* 分配到内存则立即返回 0。

mouse->data = usb_buffer_alloc(dev, 8, GFP_ATOMIC, &mouse->data_dma);

if (!mouse->data)

goto fail1;

* 为 urb 结构体申请内存空间，第一个参数表示等时传输时需要传送包的数量，其它传输方式则为0。

* 申请的内存将通过下面即将见到的 usb_fill_int_urb 函数进行填充。

mouse->irq = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL);

if (!mouse->irq)

goto fail2;

/* 填充 usb 设备结构体和输入设备结构体 */

mouse->usbdev = dev;

mouse->dev = input_dev;

/* 获取鼠标设备的名称 */

if (dev->manufacturer)

strlcpy(mouse->name, dev->manufacturer, sizeof(mouse->name));

if (dev->product)

{

if (dev->manufacturer)

strlcat(mouse->name, " ", sizeof(mouse->name));

strlcat(mouse->name, dev->product, sizeof(mouse->name));

}

if (!strlen(mouse->name))

snprintf(mouse->name, sizeof(mouse->name),

"USB HIDBP Mouse %04x:%04x",

le16_to_cpu(dev->descriptor.idVendor),

le16_to_cpu(dev->descriptor.idProduct));

* 填充鼠标设备结构体中的节点名。usb_make_path 用来获取 USB 设备在 Sysfs 中的路径，格式

* 为：usb-usb 总线号-路径名。

usb_make_path(dev, mouse->phys, sizeof(mouse->phys));

strlcat(mouse->phys, "/input0", sizeof(mouse->phys));

/* 将鼠标设备的名称赋给鼠标设备内嵌的输入子系统结构体 */

input_dev->name = mouse->name;

/* 将鼠标设备的设备节点名赋给鼠标设备内嵌的输入子系统结构体 */

input_dev->phys = mouse->phys;

* input_dev 中的 input_id 结构体，用来存储厂商、设备类型和设备的编号，这个函数是将设备描述符

* 中的编号赋给内嵌的输入子系统结构体

usb_to_input_id(dev, &input_dev->id);

/* cdev 是设备所属类别（class device） */

input_dev->cdev.dev = &intf->dev;

/* evbit 用来描述事件，EV_KEY 是按键事件，EV_REL 是相对坐标事件 */

input_dev->evbit[0] = BIT(EV_KEY) | BIT(EV_REL);

/* keybit 表示键值，包括左键、右键和中键 */

input_dev->keybit[LONG(BTN_MOUSE)] = BIT(BTN_LEFT) | BIT(BTN_RIGHT) | BIT(BTN_MIDDLE);

/* relbit 用于表示相对坐标值 */

input_dev->relbit[0] = BIT(REL_X) | BIT(REL_Y);

/* 有的鼠标还有其它按键 */

input_dev->keybit[LONG(BTN_MOUSE)] |= BIT(BTN_SIDE) | BIT(BTN_EXTRA);

/* 中键滚轮的滚动值 */

input_dev->relbit[0] |= BIT(REL_WHEEL);

/* input_dev 的 private 数据项用于表示当前输入设备的种类，这里将鼠标结构体对象赋给它 */

input_dev->private = mouse;

/* 填充输入设备打开函数指针 */

input_dev->open = usb_mouse_open;

/* 填充输入设备关闭函数指针 */

input_dev->close = usb_mouse_close;

* 填充构建 urb，将刚才填充好的 mouse 结构体的数据填充进 urb 结构体中，在 open 中递交 urb。

* 当 urb 包含一个即将传输的 DMA 缓冲区时应该设置 URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP。USB核心使用

* transfer_dma变量所指向的缓冲区，而不是transfer_buffer变量所指向的。

* URB_NO_SETUP_DMA_MAP 用于 Setup 包，URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP 用于所有 Data 包。

usb_fill_int_urb(mouse->irq, dev, pipe, mouse->data,

(maxp > 8 ? 8 : maxp),

usb_mouse_irq, mouse, endpoint->bInterval);

mouse->irq->transfer_dma = mouse->data_dma;

mouse->irq->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;

/* 向系统注册输入设备 */

input_register_device(mouse->dev);

* 一般在 probe 函数中，都需要将设备相关信息保存在一个 usb_interface 结构体中，以便以后通过

* usb_get_intfdata 获取使用。这里鼠标设备结构体信息将保存在 intf 接口结构体内嵌的设备结构体中

* 的 driver_data 数据成员中，即 intf->dev->dirver_data = mouse。

usb_set_intfdata(intf, mouse);

return 0;

fail2: usb_buffer_free(dev, 8, mouse->data, mouse->data_dma);

fail1: input_free_device(input_dev);

kfree(mouse);

return -ENOMEM;

}

* 鼠标设备拔出时的处理函数

static void usb_mouse_disconnect(struct usb_interface *intf)

{

/* 获取鼠标设备结构体 */

struct usb_mouse *mouse = usb_get_intfdata (intf);

/* intf->dev->dirver_data = NULL，将接口结构体中的鼠标设备指针置空。*/

usb_set_intfdata(intf, NULL);

if (mouse)

{

/* 结束 urb 生命周期 */

usb_kill_urb(mouse->irq);

/* 将鼠标设备从输入子系统中注销 */

input_unregister_device(mouse->dev);

/* 释放 urb 存储空间 */

usb_free_urb(mouse->irq);

/* 释放存放鼠标事件的 data 存储空间 */

usb_buffer_free(interface_to_usbdev(intf), 8, mouse->data, mouse->data_dma);

/* 释放存放鼠标结构体的存储空间 */

kfree(mouse);

}

* usb_device_id 结构体用于表示该驱动程序所支持的设备，USB_INTERFACE_INFO 可以用来匹配特定类型的接口，

* 这个宏的参数意思为 (类别, 子类别, 协议)。

* USB_INTERFACE_CLASS_HID 表示是一种 HID (Human Interface Device)，即人机交互设备类别；

* USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT 是子类别，表示是一种 boot 阶段使用的 HID；

* USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE 表示是鼠标设备，遵循鼠标的协议。

static struct usb_device_id usb_mouse_id_table [] = {

{ USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,

USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE) },

{ } /* Terminating entry */

};

* 这个宏用来让运行在用户空间的程序知道这个驱动程序能够支持的设备，对于 USB 驱动程序来说，第一个参数必须

* 是 usb。

MODULE_DEVICE_TABLE (usb, usb_mouse_id_table);

* 鼠标驱动程序结构体

static struct usb_driver usb_mouse_driver = {

.name = "usbmouse",

.probe = usb_mouse_probe,

.disconnect = usb_mouse_disconnect,

.id_table = usb_mouse_id_table,

};

* 驱动程序生命周期的开始点，向 USB core 注册这个鼠标驱动程序。

static int __init usb_mouse_init(void)

{

int retval = usb_register(&usb_mouse_driver);

if (retval == 0)

info(DRIVER_VERSION ":" DRIVER_DESC);

return retval;

}

* 驱动程序生命周期的结束点，向 USB core 注销这个鼠标驱动程序。

static void __exit usb_mouse_exit(void)

{

usb_deregister(&usb_mouse_driver);

}

module_init(usb_mouse_init);

module_exit(usb_mouse_exit);