Linux USB鼠标驱动程序详解

　　USB 总线引出两个重要的链表！

　　一个 USB 总线引出两个重要的链表，一个为 USB 设备链表，一个为 USB 驱动链表。设备链表包含各种系统中的 USB 设备以及这些设备的所有接口，驱动链表包含 USB 设备驱动程序（usb device driver）和 USB 驱动程序（usb driver）。

　　USB 设备驱动程序（usb device driver）和 USB 驱动程序（usb driver）的区别是什么？

　　USB 设备驱动程序包含 USB 设备的一些通用特性，将与所有 USB 设备相匹配。在 USB core 定义了：struct usb_device_driver usb_generic_driver。usb_generic_driver 是 USB 子系统中唯一的一个设备驱动程序对象。而 USB 驱动程序则是与接口相匹配，接口是一个完成特定功能的端点的集合。

　　设备是如何添加到设备链表上去的？

　　在设备插入 USB 控制器之后，USB core 即会将设备在系统中注册，添加到 USB 设备链表上去。

　　USB 设备驱动程序（usb device driver）是如何添加到驱动链表上去的？

　　在系统启动注册 USB core 时，USB 设备驱动程序即将被注册，也就添加到驱动链表上去了。

　　接口是如何添加到设备链表上去的？

　　在 USB 设备驱动程序和 USB 设备的匹配之后，USB core 会对设备进行配置，分析设备的结构之后会将设备所有接口都添加到设备链表上去。比如鼠标设备中有一个接口，USB core 对鼠标设备配置后，会将这个接口添加到设备链表上去。

　　USB 驱动程序（usb driver）是如何添加到驱动链表上去的？

　　在每个 USB 驱动程序的被注册时，USB 驱动程序即会添加到驱动链表上去。比如鼠标驱动程序，usb_mouse_init 函数将通过 usb_register(&usb_mouse_driver) 将鼠标驱动程序注册到 USB core 中，然后就添加到驱动链表中去了。其中 usb_mouse_driver 是描述鼠标驱动程序的结构体。

　　已配置状态（configured status）之后话

　　当鼠标的设备、接口都添加到设备链表，并且鼠标驱动程序也添加到驱动链表上去了， 系统就进入一种叫做已配置（configured）的状态。要达到已配置状态，将经历复杂的过程，USB core 为 USB 设备奉献着无怨无悔。在这个过程中，系统将会建立起该设备的的设备、配置、接口、设置、端点的描述信息，它们分别被 usb_device、usb_configuration、usb_interface、usb_host_interface、 usb_host_endpoint 结构体描述。

　　设备达到已配置状态后，首先当然就要进行 USB 驱动程序和相应接口的配对，对于鼠标设备来说则是鼠标驱动程序和鼠标中的接口的配对。USB core 会调用 usb_device_match 函数，通过比较设备中的接口信息和 USB 驱动程序中的 id_table，来初步决定该 USB 驱动程序是不是跟相应接口相匹配。通过这一道关卡后，USB core 会认为这个设备应该由这个驱动程序负责。

　　然而，仅仅这一步是不够的，接着，将会调用 USB 驱动程序中的 probe 函数对相应接口进行进一步检查。如果该驱动程序确实适合设备接口，对设备做一些初始化工作，分配 urb 准备数据传输。

　　当 鼠标设备在用户空间打开时，将提交 probe 函数构建的 urb 请求块，urb 将开始为传送数据而忙碌了。urb 请求块就像一个装东西的“袋子“，USB 驱动程序把“空袋子“提交给 USB core，然后再交给主控制器，主控制器把数据放入这个“袋子“后再将装满数据的“袋子“通过 USB core 交还给 USB 驱动程序，这样一次数据传输就完成了。

　　以下是完全注释后的鼠标驱动程序代码 usbmouse.c

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　　/*

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

　　*

　　* Copyright (c) 1999-2001 Vojtech Pavlik

　　*

　　* USB HIDBP Mouse support

　　*/

　　#include <linux/kernel.h>

　　#include <linux/slab.h>

　　#include

　　#include

　　#include

　　#include

　　/*

　　* 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]);

<