usb鼠标驱动注解及测试

　　作者：刘洪涛，华清远见嵌入式培训中心讲师，ARM ATC授权培训讲师。

　　鼠标驱动可分为几个部分：驱动加载部分、probe部分、open部分、urb回调函数处理部分。

　　下文阴影部分为注解。

　　一、驱动加载部分

　　static int __init usb_mouse_init(void)

　　{

　　int retval = usb_register(&usb_mouse_driver);//注册鼠标驱动

　　if (retval == 0)

　　info(DRIVER_VERSION ":" DRIVER_DESC);

　　return retval;

　　}

　　其中usb_mouse_driver的定义为：

　　static struct usb_driver usb_mouse_driver = {

　　.owner                  = THIS_MODULE,

　　.name                  = "usbmouse",

　　.probe                  = usb_mouse_probe,

　　.disconnect         = usb_mouse_disconnect,

　　.id_table              = usb_mouse_id_table,

　　};

　　如果注册成功的话，将会调用usb_mouse_probe。那么什么时候才算注册成功呢？

　　和其它驱动注册过程一样，只有在其对应的“总线”上发现匹配的“设备”才会调用probe。总线匹配的方法和具体总线相关，如：platform_bus_type中是判断驱动名称和平台设备名称是否相同；那如何确认usb总线的匹配方法呢？

　　Usb设备是注册在usb_bus_type总线下的。查看usb_bus_type的匹配方法。

　　struct bus_type usb_bus_type = {

　　.name =                "usb",

　　.match =               usb_device_match,

　　.hotplug =            usb_hotplug,

　　.suspend =         usb_generic_suspend,

　　.resume =           usb_generic_resume,

　　};

　　其中usb_device_match定义了匹配方法

　　static int usb_device_match (struct device *dev, struct device_driver *drv)

　　{

　　struct usb_interface *intf;

　　struct usb_driver *usb_drv;

　　const struct usb_device_id *id;

　　/* check for generic driver, which we don't match any device with */

　　if (drv == &usb_generic_driver)

　　return 0;

　　intf = to_usb_interface(dev);

　　usb_drv = to_usb_driver(drv);

　　id = usb_match_id (intf, usb_drv->id_table);

　　if (id)

　　return 1;

　　return 0;

　　}

　　可以看出usb的匹配方法是usb_match_id (intf, usb_drv->id_table)，也就是说通过比对“dev中intf信息”和“usb_drv->id_table信息”，如果匹配则说明驱动所对应的设备已经添加到总线上了，所以接下了就会调用drv中的probe方法注册usb设备驱动。

　　usb_mouse_id_table的定义为：

　　static struct usb_device_id usb_mouse_id_table[] = {

　　{ USB_INTERFACE_INFO(3, 1, 2) },

　　{ }                              /* Terminating entry */

　　};

　　#define USB_INTERFACE_INFO(cl,sc,pr) \

　　.match_flags = USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_INFO, \

　　.bInterfaceClass = (cl), \

　　.bInterfaceSubClass = (sc), \

　　.bInterfaceProtocol = (pr)

　　鼠标设备遵循USB人机接口设备（HID），在HID规范中规定鼠标接口类码为：

　　接口类：0x03

　　接口子类：0x01

　　接口协议：0x02

　　这样分类的好处是设备厂商可以直接利用标准的驱动程序。除了HID类以外还有Mass storage、printer、audio等

　　#define USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_INFO \

　　(USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_CLASS | USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_SUBCLASS | USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_PROTOCOL)

　　匹配的过程为：

　　usb_match_id(struct usb_interface *interface, const struct usb_device_id *id)

　　{

　　struct usb_host_interface *intf;

　　struct usb_device *dev;

　　/* proc_connectinfo in devio.c may call us with id == NULL. */

　　if (id == NULL)

　　return NULL;

　　intf = interface->cur_altsetting;

　　dev = interface_to_usbdev(interface);

　　/* It is important to check that id->driver_info is nonzero,

　　since an entry that is all zeroes except for a nonzero

　　id->driver_info is the way to create an entry that

　　indicates that the driver want to examine every

　　device and interface. */

　　for (; id->idVendor || id->bDeviceClass || id->bInterfaceClass ||

　　id->driver_info; id++) {

　　if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_VENDOR) &&

　　id->idVendor != le16_to_cpu(dev->descriptor.idVendor))

　　continue;

　　if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_PRODUCT) &&

　　id->idProduct != le16_to_cpu(dev->descriptor.idProduct))

　　continue;

　　/* No need to test id->bcdDevice_lo != 0, since 0 is never greater than any unsigned number. */

　　if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_LO) &&

　　(id->bcdDevice_lo > le16_to_cpu(dev->descriptor.bcdDevice)))

　　continue;

　　if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_HI) &&

　　(id->bcdDevice_hi < le16_to_cpu(dev->descriptor.bcdDevice)))

　　continue;

　　if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_CLASS) &&

　　(id->bDeviceClass != dev->descriptor.bDeviceClass))

　　continue;

　　if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_SUBCLASS) &&

　　(id->bDeviceSubClass!= dev->descriptor.bDeviceSubClass))

　　continue;

　　if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_PROTOCOL) &&

　　(id->bDeviceProtocol != dev->descriptor.bDeviceProtocol))

　　continue;

　　//接口类

　　if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_CLASS) &&

　　(id->bInterfaceClass != intf->desc.bInterfaceClass))

　　continue;

　　//接口子类

　　if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_SUBCLASS) &&

　　(id->bInterfaceSubClass != intf->desc.bInterfaceSubClass))

　　continue;

　　//遵循的协议

　　if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_PROTOCOL) &&

　　(id->bInterfaceProtocol != intf->desc.bInterfaceProtocol))

　　continue;

　　return id;

　　}

　　return NULL;

　　}

　　从中可以看出，只有当设备的接口类、接口子类、接口协议匹配鼠标驱动时鼠标驱动才会调用probe方法。

　　二、probe部分

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

　　{

　　struct usb_device * dev = interface_to_usbdev(intf);

　　struct usb_host_interface *interface;

　　struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;

　　struct usb_mouse *mouse;

　　int pipe, maxp;

　　char path[64];

　　interface = intf->cur_altsetting;

　　/* 以下是网络的一段对cur_altsettin的解释，下面就借花献佛。usb 设备有一个configuration 的概念,表示配置，一个设备可以有多个配置，但只能同时激活一个，如：一些设备可以固件，或可以设置不同的全局模式，就像手机可以被设定为静音模式或响铃模式一样。而这里又有一个setting,咋一看有些奇怪,这两个词不是一回事吗.还是拿我们熟悉的手机来打比方,configuration 不说了,setting,一个手机可能各种配置都确定了,是振动还是铃声已经确定了,各种功能都确定了,但是声音的大小还可以变吧,通常手机的音量是一格一格的变动,大概也就5,6 格,那么这个可以算一个setting 吧.这里cur_altsetting 就是表示的当前的这个setting,或者说设置。可以查看原码中usb_interface 结构定义的说明部分。从说明中可以看到一个接口可以有多种setting*/

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

　　return -ENODEV;

　　/*根据HID规则，期望鼠标只有一个端点即中断端点bNumEndpoints 就是接口描述符中的成员,表示这个接口有多少个端点，不过这其中不包括0 号端点，0号端点是任何一个usb 设备都必须是提供的,这个端点专门用于进行控制传输,即它是一个控制端点.正因为如此,所以即使一个设备没有进行任何设置，usb 主机也可以开始跟它进行一些通信,因为即使不知道其它的端点，但至少知道它一定有一个0号端点，或者说一个控制端点。

　　*/

　　endpoint = &interface->endpoint[0].desc;//端点0描述符，此处的0表示中断端点

　　if (!(endpoint->bEndpointAddress & 0x80))

　　return -ENODEV;

　　/*先看bEndpointAddress,这个struct usb_endpoint_descriptor 中的一个成员,是8个bit，或者说1 个byte，其中bit7 表示的是这个端点的方向，0 表示OUT，1 表示IN，OUT 与IN 是对主机而言。OUT 就是从主机到设备，IN 就是从设备到主机。而宏*USB_DIR_IN 来自

　　*include/linux/usb_ch9.h

　　* USB directions

　　* This bit flag is used in endpoint descriptors' bEndpointAddress field.

　　* It's also one of three fields in control requests bRequestType.

　　*#define USB_DIR_OUT 0 /* to device */

　　*#define USB_DIR_IN 0x80 /* to host */

　　*/

　　if ((endpoint->bmAttributes & 3) != 3)? //判断是否是中断类型

　　return -ENODEV;

　　/* bmAttributes 表示属性,总共8位,其中bit1和bit0 共同称为Transfer Type,即传输类型,即00 表示控制,01 表示等时,10 表示批量,11 表示中断*/

　　pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);//构造中断端点的输入pipe

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

　　/*跟踪usb_maxpacket

　　usb_maxpacket(struct usb_device *udev, int pipe, int is_out)

　　{

　　struct usb_host_endpoint         *ep;

　　unsigned                  epnum = usb_pipeendpoint(pipe);

　　/*

　　得到的自然就是原来pipe 里边的15 至18 位.一个pipe 的15 位至18 位是endpoint 号,(一共16 个endpoint,)所以很显然,这里就是得到endpoint 号

　　*/

　　if (is_out) {

　　WARN_ON(usb_pipein(pipe));

　　ep = udev->ep_out[epnum];

　　} else {

　　WARN_ON(usb_pipeout(pipe));

　　ep = udev->ep_in[epnum];

　　}

　　if (!ep)

　　return 0;

　　/* NOTE:? only 0x07ff bits are for packet size... */

　　return le16_to_cpu(ep->desc.wMaxPacketSize);

　　}

　　*/

　　//返回对应端点能够传输的的数据包，鼠标的返回的数据包为4个字节，

　　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

　　第1个字节：表示鼠标的水平位移

　　第2个字节：表示鼠标的垂直位移

　　第3个字节：REL_WHEEL位移

　　if (!(mouse = kmalloc(sizeof(struct usb_mouse), GFP_KERNEL)))

　　return -ENOMEM;

　　memset(mouse, 0, sizeof(struct usb_mouse));

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

　　/*

　　申请用于urb用于数据传输的内存，注意：这里将返回“mouse->data”和“mouse->data_dma”

　　mouse->data：记录了用于普通传输用的内存指针

　　mouse->data_dma：记录了用于DMA传输的内存指针

　　如果是DMA 方式的传输，那么usb core 就应该使用mouse->data_dma

　　*/

　　if (!mouse->data) {

　　kfree(mouse);

　　return -ENOMEM;

　　}

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

　　if (!mouse->irq) {

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

　　kfree(mouse);

　　return -ENODEV;

　　}

　　mouse->usbdev = dev;

　　mouse->dev.evbit[0] = BIT(EV_KEY) | BIT(EV_REL);

　　//设置input系统响应按键和REL（相对结果）事件

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

　　mouse->dev.relbit[0] = BIT(REL_X) | BIT(REL_Y);

　　mouse->dev.keybit[LONG(BTN_MOUSE)] |= BIT(BTN_SIDE) | BIT(BTN_EXTRA);

　　mouse->dev.relbit[0] |= BIT(REL_WHEEL);

　　//设置input系统响应的码表及rel表

　　mouse->dev.private = mouse;

　　mouse->dev.open = usb_mouse_open;

　　mouse->dev.close = usb_mouse_close;

　　usb_make_path(dev, path, 64);

　　sprintf(mouse->phys, "%s/input0", path);

　　mouse->dev.name = mouse->name;

　　mouse->dev.phys = mouse->phys;

　　usb_to_input_id(dev, &mouse->dev.id);

　　/*

　　usb_to_input_id(const struct usb_device *dev, struct input_id *id)

　　{

　　id->bustype = BUS_USB;

　　id->vendor = le16_to_cpu(dev->descriptor.idVendor);

　　id->product = le16_to_cpu(dev->descriptor.idProduct);

　　id->version = le16_to_cpu(dev->descriptor.bcdDevice);

　　}

　　struct usb_device 中有一个成员struct usb_device_descriptor,而struct usb_device_descriptor 中的成员__u16 bcdDevice,表示的是制造商指定的产品的版本号,制造商id 和产品id 来标志一个设备.bcdDevice 一共16 位,是以bcd码的方式保存的信息,也就是说,每4 位代表一个十进制的数,比如0011 0110 1001 0111 就代表的3697.

　　业内为每家公司编一个号,这样便于管理,比如三星的编号就是0x0839,那么三星的产品中就会在其设备描述符中idVendor 的烙上0x0839.而三星自己的每种产品也会有个编号,和Digimax 410 对应的编号就是0x000a,而bcdDevice_lo 和bcdDevice_hi 共同组成一个具体设备的编号(device release

　　number),bcd 就意味着这个编号是二进制的格式.

　　*/

　　mouse->dev.dev = &intf->dev;

　　if (dev->manufacturer)

　　strcat(mouse->name, dev->manufacturer);

　　if (dev->product)

　　sprintf(mouse->name, "%s %s", mouse->name, dev->product);

　　if (!strlen(mouse->name))

　　sprintf(mouse->name, "USB HIDBP Mouse %04x:%04x",

　　mouse->dev.id.vendor, mouse->dev.id.product);

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

　　(maxp > 8 ? 8 : maxp),

　　usb_mouse_irq, mouse, endpoint->bInterval);

　　/*

　　static inline void usb_fill_int_urb (struct urb *urb,

　　struct usb_device *dev,

　　unsigned int pipe,

　　void *transfer_buffer,

　　int buffer_length,

　　usb_complete_t complete,

　　void *context,

　　int interval)

　　{

　　spin_lock_init(&urb->lock);

　　urb->dev = dev;

　　urb->pipe = pipe;

　　urb->transfer_buffer = transfer_buffer;//如果不使用DMA传输方式，则使用这个缓冲指针。如何用DMA则使用transfer_DMA，这个值会在后面单独给URB赋

　　urb->transfer_buffer_length = buffer_length;

　　urb->complete = complete;

　　urb->context = context;

　　if (dev->speed == USB_SPEED_HIGH)

　　urb->interval = 1 << (interval - 1);

　　else

　　urb->interval = interval;

　　urb->start_frame. = -1;

　　}

　　此处只是构建好一个urb，在open方法中会实现向usb core递交urb

　　*/

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

　　mouse->irq->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;

　　/*

　　#define URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP 0x0004? //urb->transfer_dma valid on submit

　　#define URB_NO_SETUP_DMA_MAP??? 0x0008? //urb->setup_dma valid on submit

　　,         这里是两个DMA 相关的flag,一个是URB_NO_SETUP_DMA_MAP,而另一个是

　　URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP.注意这两个是不一样的,前一个是专门为控制传输准备的,因为只有控制传输需要有这么一个setup 阶段需要准备一个setup packet。

　　transfer_buffer 是给各种传输方式中真正用来数据传输的,而setup_packet 仅仅是在控制传输中发送setup 的包,控制传输除了setup 阶段之外,也会有数据传输阶段,这一阶段要传输数据还是得靠transfer_buffer,而如果使用dma 方式,那么就是使用transfer_dma.

　　因为这里使用了mouse->irq->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP,所以应该给urb的transfer_dma赋值。所以用了：

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

　　*/

　　input_register_device(&mouse->dev);

　　//向input系统注册input设备

　　printk(KERN_INFO "input: %s on %s\n", mouse->name, path);

　　usb_set_intfdata(intf, mouse);

　　/*

　　usb_set_intfdata().的结果就是使得

　　%intf->dev->driver_data= mouse,而其它函数中会调用usb_get_intfdata(intf)的作用就是把mouse从中取出来

　　*/

　　return 0;

　　}

　　三、open部分

　　当应用层打开鼠标设备时，usb_mouse_open将被调用

　　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;

　　//向usb core递交了在probe中构建好的中断urb，注意：此处是成功递交给usb core以后就返回，而不是等到从设备取得鼠标数据。

　　return 0;

　　}

　　四、urb回调函数处理部分

　　当出现传输错误或获取到鼠标数据后，urb回调函数将被执行

　　static void usb_mouse_irq(struct urb *urb, struct pt_regs *regs)

　　{

　　struct usb_mouse *mouse = urb->context;

　　//在usb_fill_int_urb中有对urb->context赋值

　　signed char *data = mouse->data;

　　struct input_dev *dev = &mouse->dev;

　　int status;

　　switch (urb->status) {

　　case 0:                  /* success */

　　break;

　　case -ECONNRESET:         /* unlink */

　　case -ENOENT:

　　case -ESHUTDOWN:

　　return;

　　/* -EPIPE:? should clear the halt */

　　default:         /* error */

　　goto resubmit;

　　}

　　input_regs(dev, regs);

　　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);

　　//向input系统key事件，分别是鼠标LEFT、RIGHT、MIDDLE、SIDE、EXTRA键,

　　static inline void input_report_key(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)中的value非0时表示按下，0表示释放

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

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

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

　　//向input系统rel事件，分别是x方向位移、y方向位移、wheel值

　　input_sync(dev);

　　//需要向事件接受者发送一个完整的。这是input系统的要求。

　　resubmit:

　　status = usb_submit_urb (urb, SLAB_ATOMIC);

　　//重新递交urb

　　if (status)

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

　　mouse->usbdev->bus->bus_name,

　　mouse->usbdev->devpath, status);

　　}

　　五、应用层测试代码编写

　　在应用层编写测试鼠标的测试程序，在我的系统中，鼠标设备为/dev/input/event3. 测试代码如下：

　　/*

　　* usb_mouse_test.c

　　*by lht

　　*/

　　#include <stdio.h>

　　#include <sys/types.h>

　　#include <unistd.h>

　　#include <fcntl.h>

　　#include <linux/input.h>

　　int main (void)

　　{

　　int fd,i,count;

　　struct input_event ev_mouse[2];

　　fd = open ("/dev/input/event3",O_RDWR);

　　if (fd < 0) {

　　printf ("fd open failed\n");

　　exit(0);

　　}

　　printf ("\nmouse opened, fd=%d\n",fd);

　　while(1)

　　{

　　printf("...............................................\n");

　　count=read(fd, ev_mouse, sizeof(struct input_event));

　　for(i=0;i<(int)count/sizeof(struct input_event);i++)

　　{

　　printf("type=%d\n",ev_mouse[i].type);

　　if(EV_REL==ev_mouse[i].type)

　　{

　　printf("time:%ld.%d",ev_mouse[i].time.tv_sec,ev_mouse[i].time.tv_usec);

　　printf(" type:%d code:%d value:%d\n",ev_mouse[i].type,ev_mouse[i].code,ev_mouse[i].value);

　　}

　　if(EV_KEY==ev_mouse[i].type)

　　{

　　printf("time:%ld.%d",ev_mouse[i].time.tv_sec,ev_mouse[i].time.tv_usec);

　　printf(" type:%d code:%d value:%d\n",ev_mouse[i].type,ev_mouse[i].code,ev_mouse[i].value);

　　}

　　}

　　}

　　close (fd);

　　return 0;

　　}

　　运行结果如下：

　　根据type、code、value的值，可以判断出鼠标的状态，具体值参考include/linux/input.h

　　“本文由华清远见https://www.embedu.org/index.htm提供”