【驱动】11.USB子系统

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USB子系统

硬件原理

看【硬件篇-接口协议】部分USB相关

应用编程

可以通过libusb访问USB设备，不需要USB设备端的驱动程序，需要移除原来的驱动程序。然后就可以直接访问USB控制器的驱动程序，使用open/read/write/ioctl/close这些接口来打开设备、收发数据、关闭设备。 libusb封装了更好用的函数，这些函数的使用可以分为5个步骤：

• 初始化
• 打开设备
• 移除原驱动/认领接口
• 传输
• 关闭设备

内核驱动

USB总线设备驱动

Gadget框架（可以把开发板作为USB从设备，通过OTG接口让其他Host读写数据）

基于Gadget驱动框架模拟一个USB设备时，endpoint的数据传输能力是底层的USB Device Controller驱动提供的，我们要做的就是：

• 提供各类设备描述符
• 使用底层USB Device Controller驱动程序提供的API函数，从endpoint得到数据、反馈数据

USB传输的核心是endpoint，使用endpoint可以收发数据。在endpoint之上，就可以模拟USB串口、USB触碰屏、USB摄像头。基于这个角度，Gadget框架可以分为两层：

• 底层endpoint操作
• 上层模拟各类USB设备

总体框架

总状态转换流程

面试介绍

从硬件原理、应用开发和内核驱动3个方面介绍Linux USB

• 首先是硬件原理

  新接入的USB设备的默认编号是0，在未分配新编号前，PC使用0编号和它通信。然后给它分配一个编号。

  USB 2.0协议支持3种速率：低速(Low Speed，1.5Mbps)、全速(Full Speed, 12Mbps)、高速(High Speed, 480Mbps)。

  USB连接涉及Hub Port和USB设备，Hub端口的D+、D-都有15K的下拉电阻，平时为低电平。全速设备内部的D+有1.5K的上拉电阻，低速设备内部的D-有1.5K的上拉电阻，连接到Hub后会导致Hub的D+或D-电平变化，Hub根据变化的引脚分辨接进来的是全速设备还是低速设备。高速设备一开始也是作为全速设备被识别的。Hub端口复位然后会发送和接收一系列KJ信号（高速检测握手信号）监测一个新插入的USB设备能否工作于高速模式。

  再说一下USB协议层数据格式：先发同步信号告诉设备采用的通信速率，再进行异步传输。一条线搞定传输，不过是差分线变成两条了。

  • SOP：用来表示包的起始

  • SYNC：用来同步