libusb学习一

转自：http://blog.chinaunix.net/uid-26199686-id-2943063.html

首先声明，这是看到国外论坛上的学习文章后，独立翻译过来作为笔记用，加入部分自我理解，并且全部原创。
介绍：
libusb是一个开源库，可以帮助开发者在用户空间的层面上与UBS设备进行通讯。如果想了解更多，可以查看他们的主页：http://libusb.org/
在其文档中，建议首先阅读USB2的规格说明：http://www.usb.org/developers/docs/，这可以帮助真正地了解USB是如何工作的。
libusb的安装：
你可以从官方的主页上获取源代码，并且编译安装。或者使用的发行版已经包含了软件包，可以很方便地安装。
如果已经安装完毕，请继续往下
通讯：
设备和客户端之间的通讯是个清楚的概念叫做使用管道。每个管道都是一个主机上的一个软件和设备上一个端点的通道。每个端点对于设备来说完成一部分特殊的目标，比如接受命令或者传输数据。一个全速设备最高可以拥有16个端点，然后低速的设备只拥有三个端点。
所有的USB设备当供电时都支持端口0。这个端口是默认的目标管道。当设备连接被检测到后，USBD软件会使用端口0来初始化设备，执行普通的（非特殊）配置，并且获得有设备提供的其他端点的信息。端点是以他们的端点数目（取决于设计的时间），总线宽带，访问频率，延迟和处理错误要求为特征区分的。
一旦设备里的端点识别并且配置完毕，管道就产生允许客户端软件与设备进行通讯。跟一个管道产生联系是以对总线的访问和带宽，传输的类型，传输的方向和最大数据负载大小为描述特征的。
USB定义了四种传输方式：控制传输，通常用来传输命令和状态操作；中断传输，通过设备初始化一些来自主机的请求；同步传输，用来传输投递关键事件的数据（比如视频和对话）；批量传输，使用全部可以用的带宽但不是特定时间的。所有的数传使用相同格式的包装，包括控制信息，数据和错误效验区域。
这里有两种管道：消息管道和流管道。控制传输是使用消息管道。在消息管道中，在每个包中的数据部分对于USB系统软件是有意义的。
流管道被中断传输，同步传输和批量传输使用。在流管道中，在每个包中的数据部分对于USB是没有意义，仅仅在客户端软件和设备间传输。
同步接口：
同步接口允许你使用单独一个函数调用一个USB传输。当这个函数调用返回时，这个传输也已经完成并且返回结果供解析用。这种方式的优点是十分清晰的：你可以通过一个简单的函数调用做任何事。
尽管如此，这个接口还是有它的局限性。你的程序会进入休眠当在libusb_bulk_transfer()（当进行批量传输），直到传输完成。假如这需要花费三个小时，你的程序同样需要休眠同样的时间。实现将会在库里面结束，整体线程这期间是无用的。另一个问题是，当一个单独的传输线程结束，这里不存在可能多个端点和多个设备同时地进行I/O操作，除非你借助创造新的线程处理。另外的，当请求被提交后，这里没有机会可能取消传输。
设备和接口：
在libusb中，每个USB设备通过libusb_device和libusb_device_handle对象操作。libusb API 连接一个打开的设备至特定的接口。这意味着如果你在设备上请求多个接口，你必须同样多次打开设备来接受一个libusb_dev_handle，对应每个你想进行通讯的接口。不要忘记调用libusb_dev_handle。
这些意味着什么？这意味你在设备上操作以前，可以完成请求接口，同样，你可以在完成设备操作前，先释放接口。
每个设备都有自己独属的配置，比如vendor id，product id等。我们使用这些设置去发现需求的设备，并且通过这些配置来工作。首先我们写一个函数来查明这些配置并且打印出来，以便我们找到正确的一个；我们基本的操作如下：
1.通过调用libusb_init来初始化库，同时创建一个对话；
2.调用libusb_get_device_list来获得已经连接的设备的队列。这会创建一个libusb_device的数组，包含了所有连接到系统上的usb设备；
3.循环遍历所有的设备来检查他们的选项；
4.发现其中需要的一个，使用libusb_open或者libusb_open_device_with_vid_pid（当你知道这个设备vendor id和product id）来打开设备；
5.使用libusb_free_device_list清除使用libusb_get_device_list获得的队列；
6.通过libusb_claim_interface请求接口（需要你知道设备的接口数值）；
7.操作想得到的I/O;
8.通过libusb_release_interface释放设备；
9.通过libusb_close将你之前打开的设备关闭；
10.通过libusb_exit来关闭对话；
PS：英文需要苦练啊，一篇短的教程文章看的结结巴巴的

接学习一，学习二主要是看例程
ok，现在最简单的想法看看有多少信息包含在你的设备里，程序代码如下

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <memory.h>#include "libusb.h"#include "libusb_testlib.h" void printdev(libusb_device *dev); //prototype of the function int main() {libusb_device **devs; //pointer to pointer of device, used to retrieve a list of deviceslibusb_context *ctx = NULL; //a libusb sessionint r; //for return valuesssize_t cnt; //holding number of devices in listr = libusb_init(&ctx); //initialize a library sessionif(r < 0) {cout<<"Init Error "<<r<<endl; //there was an errorreturn 1;}libusb_set_debug(ctx, 3); //set verbosity level to 3, as suggested in the documentationcnt = libusb_get_device_list(ctx, &devs); //get the list of devices if(cnt < 0) {cout<<"Get Device Error"<<endl; //there was an error}cout<<cnt<<" Devices in list."<<endl; //print total number of usb devicessize_t i; //for iterating through the list for(i = 0; i < cnt; i++) {printdev(devs[i]); //print specs of this device}libusb_free_device_list(devs, 1); //free the list, unref the devices in itlibusb_exit(ctx); //close the sessionreturn 0;} void printdev(libusb_device *dev) {libusb_device_descriptor desc;int r = libusb_get_device_descriptor(dev, &desc);if (r < 0) {cout<<"failed to get device descriptor"<<endl;return;} cout<<"Number of possible configurations: "<<(int)desc.bNumConfigurations<<" ";cout<<"Device Class: "<<(int)desc.bDeviceClass<<" ";cout<<"VendorID: "<<desc.idVendor<<" ";cout<<"ProductID: "<<desc.idProduct<<endl;libusb_config_descriptor *config;libusb_get_config_descriptor(dev, 0, &config);cout<<"Interfaces: "<<(int)config->bNumInterfaces<<" ||| ";const libusb_interface *inter;const libusb_interface_descriptor *interdesc;const libusb_endpoint_descriptor *epdesc; for(int i=0; i<(int)config->bNumInterfaces; i++) {inter = &config->interface[i];cout<<"Number of alternate settings: "<<inter->num_altsetting<<" | ";for(int j=0; j<inter->num_altsetting; j++) {interdesc = &inter->altsetting[j];cout<<"Interface Number: "<<(int)interdesc->bInterfaceNumber<<" | ";cout<<"Number of endpoints: "<<(int)interdesc->bNumEndpoints<<" | "; for(int k=0; k<(int)interdesc->bNumEndpoints; k++) {epdesc = &interdesc->endpoint[k];cout<<"Descriptor Type: "<<(int)epdesc->bDescriptorType<<" | ";cout<<"EP Address: "<<(int)epdesc->bEndpointAddress<<" | ";}}}cout<<endl<<endl<<endl;libusb_free_config_descriptor(config);}

写完之后，编译看看会出现什么。首先运行程序并检查设备，然后连上我自己的设备在执行程序。会发现有新的内容出现，可以根据vendor id和product id发现这正是我自己连上打开的设备。
注意：发现设备（调用libusb_get_device_list()）会返回新的内存分配的设备队列。当你完成这个队列的使用后必须释放他。
Libusb同样需要知道当一切完成时清除队列的内容；设备的本身。
为处理这些问题，libusb提供了两个单独的条目：
一个释放队列本身的函数
一个针对设备内部的参考计数系统
新的设备由libusb_get_device_list()函数展示，都拥有一个参考计数1。你可以使用libubs_ref_device()和libusb_unref_device()增加或减少参考计数。当一个设备的参考计数为0时，该设备就被销毁
通过以上的信息，打开设备的基本流程可以视为如下步骤：
1. 使用libusb_get_device_list()发现设备；
2. 选择你想操作的设备，调用libusb_open();
3. 在设备队列中unref所有的设备；
4. 释放已经发现的设备队列；
这个次序是十分重要的，在尝试打开设备之前，你不能够unreference设备，因此unreference操作有可能导致设备的销毁。
为了方便起见，libusb_free_device_list()函数包含一个参数，在释放队列本身前，该参数能够选择性地在队列中unreference所有设备。这包含了以上的步骤3和步骤4。
如果还有需要，可以去libusb1’s API（http://libusb.sourceforge.net/api-1.0/index.html）文档参考你需要的函数。

好了，现在你可以找到你需要的设备了。现在是打开设备，请求并且执行一个简单的I/O。如果你知道vendor ID和prouct ID，使用libusb_open_device_with_vid_pid。
另外需要注意的，如果内核（你的OS）已经连接到这个设备，你将无法请求到它。在这种情况下，你需要调用 libusb_detach_kernel_drive来从内核中检测设备。如果你想知道内核是否可用的，使用 libusb_kernel_drive_active,如果返回值为1，对于你的设备内核可以加载驱动。
批量传输
为了在你的设备上使用批量传输，你应该获得为你的USB设备获得一个设备句柄，并且你应该知道使用哪个端点（从之前设备说明获得）。
关于语法上的信息参考这里（http://libusb.sourceforge.net/api-1.0/group__syncio.html#gab8ae853ab492c22d707241dc26c8a805）
这里有个简单的例子包含所有我提到的相关部分：

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <memory.h>#include "libusb.h"#include "libusb_testlib.h" int main() {libusb_device **devs; //pointer to pointer of device, used to retrieve a list of deviceslibusb_device_handle *dev_handle; //a device handlelibusb_context *ctx = NULL; //a libusb sessionint r; //for return valuesssize_t cnt; //holding number of devices in listr = libusb_init(&ctx); //initialize the library for the session we just declared if(r < 0) {cout<<"Init Error "<<r<<endl; //there was an errorreturn 1;}libusb_set_debug(ctx, 3); //set verbosity level to 3, as suggested in the documentation cnt = libusb_get_device_list(ctx, &devs); //get the list of devicesif(cnt < 0) {cout<<"Get Device Error"<<endl; //there was an errorreturn 1;}cout<<cnt<<" Devices in list."<<endl; dev_handle = libusb_open_device_with_vid_pid(ctx, 5118, 7424); //these are vendorID and productID I found for my usb deviceif(dev_handle == NULL)cout<<"Cannot open device"<<endl;elsecout<<"Device Opened"<<endl;libusb_free_device_list(devs, 1); //free the list, unref the devices in it unsigned char *data = new unsigned char[4]; //data to writedata[0]='a';data[1]='b';data[2]='c';data[3]='d'; //some dummy values int actual; //used to find out how many bytes were writtenif(libusb_kernel_driver_active(dev_handle, 0) == 1) { //find out if kernel driver is attachedcout<<"Kernel Driver Active"<<endl;if(libusb_detach_kernel_driver(dev_handle, 0) == 0) //detach itcout<<"Kernel Driver Detached!"<<endl;}r = libusb_claim_interface(dev_handle, 0); //claim interface 0 (the first) of device (mine had jsut 1)if(r < 0) {cout<<"Cannot Claim Interface"<<endl;return 1;}cout<<"Claimed Interface"<<endl; cout<<"Data->"<<data<<"<-"<<endl; //just to see the data we want to write : abcdcout<<"Writing Data..."<<endl;r = libusb_bulk_transfer(dev_handle, (2 | LIBUSB_ENDPOINT_OUT), data, 4, &actual, 0); //my device's out endpoint was 2, found with trial- the device had 2 endpoints: 2 and 129if(r == 0 && actual == 4) //we wrote the 4 bytes successfullycout<<"Writing Successful!"<<endl;elsecout<<"Write Error"<<endl; r = libusb_release_interface(dev_handle, 0); //release the claimed interfaceif(r!=0) {cout<<"Cannot Release Interface"<<endl;return 1;}cout<<"Released Interface"<<endl; libusb_close(dev_handle); //close the device we openedlibusb_exit(ctx); //needs to be called to end the delete[] data; //delete the allocated memory for datareturn 0;}