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

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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;

}

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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

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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urb

input_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ID

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

if (dev->product) { //拷贝产品ID

if (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urb

kbd->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urb

kbd->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

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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urb

return -1;

if (!(kbd->led = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL))) //分配控制urb

return -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

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/**

* 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

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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

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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_RIGHTMETA

for (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);

else

hid_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);

else

hid_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。

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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urb

return 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

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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。