备案控制台
探索云世界
开发者社区 开发与运维 文章 正文

linux下usb转串口驱动分析【转】

2017-11-16 1146
版权
版权声明：
本文内容由阿里云实名注册用户自发贡献，版权归原作者所有，阿里云开发者社区不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。具体规则请查看《 阿里云开发者社区用户服务协议》和 《阿里云开发者社区知识产权保护指引》。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容，填写 侵权投诉表单进行举报，一经查实，本社区将立刻删除涉嫌侵权内容。
简介：

转自：http://blog.csdn.net/txxm520/article/details/8934706

首先说一下linux的风格，个人理解

1. linux大小结构体其实是面向对象的方法，（如果把struct 比作类，kmalloc就是类的实例化，结构体里面的函数指针就是方法，还有重构，多态）

2. 在linux里面，设备是对象，驱动也是对象，并且这两个是分开的

 

现在我们来看驱动的总体架构

并不用太在意这个图，对用户来说usb_serial设备就是普通的串口设备

我们可以看驱动里面几个主要的源代码文件

usb-serial.c  模块的主要实现

bus.c  usb_serial总线驱动，驱动和设备都要注册到这条总线上

generic.c 通用的用户驱动，用户如果写自己的驱动只需拿自己的实现代替generic.c的函数，一般这个驱动已经能适应大部分设备了

 

现在我们来看usb_serial模块的初始化过程

[cpp]  view plain copy
 
  1. static int __init usb_serial_init(void)  
  2. {  
  3.     int i;  
  4.     int result;  
  5.   
  6.     usb_serial_tty_driver = alloc_tty_driver(SERIAL_TTY_MINORS);  
  7.     if (!usb_serial_tty_driver)  
  8.         return -ENOMEM;  
  9.   
  10.     /* Initialize our global data */  
  11.     for (i = 0; i < SERIAL_TTY_MINORS; ++i)  
  12.         serial_table[i] = NULL;  
  13.   
  14.     result = bus_register(&usb_serial_bus_type);  
  15.     if (result) {  
  16.         printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - registering bus driver "  
  17.                "failed\n", __func__);  
  18.         goto exit_bus;  
  19.     }  
  20.   
  21.     usb_serial_tty_driver->owner = THIS_MODULE;  
  22.     usb_serial_tty_driver->driver_name = "usbserial";  
  23.     usb_serial_tty_driver->name =    "ttyUSB";  
  24.     usb_serial_tty_driver->major = SERIAL_TTY_MAJOR;  
  25.     usb_serial_tty_driver->minor_start = 0;  
  26.     usb_serial_tty_driver->type = TTY_DRIVER_TYPE_SERIAL;  
  27.     usb_serial_tty_driver->subtype = SERIAL_TYPE_NORMAL;  
  28.     usb_serial_tty_driver->flags = TTY_DRIVER_REAL_RAW |  
  29.                         TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV;  
  30.     usb_serial_tty_driver->init_termios = tty_std_termios;  
  31.     usb_serial_tty_driver->init_termios.c_cflag = B9600 | CS8 | CREAD  
  32.                             | HUPCL | CLOCAL;  
  33.     usb_serial_tty_driver->init_termios.c_ispeed = 9600;  
  34.     usb_serial_tty_driver->init_termios.c_ospeed = 9600;  
  35.     tty_set_operations(usb_serial_tty_driver, &serial_ops);  
  36.     result = tty_register_driver(usb_serial_tty_driver);  
  37.     if (result) {  
  38.         printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - tty_register_driver failed\n",  
  39.                __func__);  
  40.         goto exit_reg_driver;  
  41.     }  
  42.   
  43.     /* register the USB driver */  
  44.     result = usb_register(&usb_serial_driver);  
  45.     if (result < 0) {  
  46.         printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - usb_register failed\n",  
  47.                __func__);  
  48.         goto exit_tty;  
  49.     }  
  50.   
  51.     /* register the generic driver, if we should */  
  52.     result = usb_serial_generic_register(debug);  
  53.     if (result < 0) {  
  54.         printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - registering generic "  
  55.                "driver failed\n", __func__);  
  56.         goto exit_generic;  
  57.     }  
  58.   
  59.     printk(KERN_INFO KBUILD_MODNAME ": " DRIVER_DESC "\n");  
  60.   
  61.     return result;  
  62.   
  63. exit_generic:  
  64.     usb_deregister(&usb_serial_driver);  
  65.   
  66. exit_tty:  
  67.     tty_unregister_driver(usb_serial_tty_driver);  
  68.   
  69. exit_reg_driver:  
  70.     bus_unregister(&usb_serial_bus_type);  
  71.   
  72. exit_bus:  
  73.     printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - returning with error %d\n",  
  74.            __func__, result);  
  75.     put_tty_driver(usb_serial_tty_driver);  
  76.     return result;  
  77. }  
[cpp]  view plain copy
 
  1. static int __init usb_serial_init(void)  
  2. {  
  3.     int i;  
  4.     int result;  
  5.   
  6.     usb_serial_tty_driver = alloc_tty_driver(SERIAL_TTY_MINORS);  
  7.     if (!usb_serial_tty_driver)  
  8.         return -ENOMEM;  
  9.   
  10.     /* Initialize our global data */  
  11.     for (i = 0; i < SERIAL_TTY_MINORS; ++i)  
  12.         serial_table[i] = NULL;  
  13.   
  14.     result = bus_register(&usb_serial_bus_type);  
  15.     if (result) {  
  16.         printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - registering bus driver "  
  17.                "failed\n", __func__);  
  18.         goto exit_bus;  
  19.     }  
  20.   
  21.     usb_serial_tty_driver->owner = THIS_MODULE;  
  22.     usb_serial_tty_driver->driver_name = "usbserial";  
  23.     usb_serial_tty_driver->name =    "ttyUSB";  
  24.     usb_serial_tty_driver->major = SERIAL_TTY_MAJOR;  
  25.     usb_serial_tty_driver->minor_start = 0;  
  26.     usb_serial_tty_driver->type = TTY_DRIVER_TYPE_SERIAL;  
  27.     usb_serial_tty_driver->subtype = SERIAL_TYPE_NORMAL;  
  28.     usb_serial_tty_driver->flags = TTY_DRIVER_REAL_RAW |  
  29.                         TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV;  
  30.     usb_serial_tty_driver->init_termios = tty_std_termios;  
  31.     usb_serial_tty_driver->init_termios.c_cflag = B9600 | CS8 | CREAD  
  32.                             | HUPCL | CLOCAL;  
  33.     usb_serial_tty_driver->init_termios.c_ispeed = 9600;  
  34.     usb_serial_tty_driver->init_termios.c_ospeed = 9600;  
  35.     tty_set_operations(usb_serial_tty_driver, &serial_ops);  
  36.     result = tty_register_driver(usb_serial_tty_driver);  
  37.     if (result) {  
  38.         printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - tty_register_driver failed\n",  
  39.                __func__);  
  40.         goto exit_reg_driver;  
  41.     }  
  42.   
  43.     /* register the USB driver */  
  44.     result = usb_register(&usb_serial_driver);  
  45.     if (result < 0) {  
  46.         printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - usb_register failed\n",  
  47.                __func__);  
  48.         goto exit_tty;  
  49.     }  
  50.   
  51.     /* register the generic driver, if we should */  
  52.     result = usb_serial_generic_register(debug);  
  53.     if (result < 0) {  
  54.         printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - registering generic "  
  55.                "driver failed\n", __func__);  
  56.         goto exit_generic;  
  57.     }  
  58.   
  59.     printk(KERN_INFO KBUILD_MODNAME ": " DRIVER_DESC "\n");  
  60.   
  61.     return result;  
  62.   
  63. exit_generic:  
  64.     usb_deregister(&usb_serial_driver);  
  65.   
  66. exit_tty:  
  67.     tty_unregister_driver(usb_serial_tty_driver);  
  68.   
  69. exit_reg_driver:  
  70.     bus_unregister(&usb_serial_bus_type);  
  71.   
  72. exit_bus:  
  73.     printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - returning with error %d\n",  
  74.            __func__, result);  
  75.     put_tty_driver(usb_serial_tty_driver);  
  76.     return result;  
  77. }  

很简单

第一步 将usb_seria的TTY驱动注册进TTY驱动列表里面，以后调用open,write,read首先会调用tty驱动里面的函数，然后函数指针会指到用户自己定义的驱动里面，这应该是多态的一种应用吧，个人理解求指正

第二步 将usb_seria驱动注册进usb_core里面的驱动列表

 

只有usb_serial模块驱动，设备还不能正常工作，linux很好的把它分成了

分层一： usb_serial驱动，设备的大部分实现都在此

分层二： 用户驱动，不需要知道太多的细节，实现几个回调函数就能实现整个驱动功能。

generic.c 就是个通用的用户驱动模型，并且大部分设备都能兼容。

下面generic.c的模块初始化函数

[cpp]  view plain copy
 
  1. int usb_serial_generic_register(int _debug)  
  2. {  
  3.     int retval = 0;  
  4.   
  5.     debug = _debug;  
  6. #ifdef CONFIG_USB_SERIAL_GENERIC   
  7.     generic_device_ids[0].idVendor = vendor;  
  8.     generic_device_ids[0].idProduct = product;  
  9.     generic_device_ids[0].match_flags =  
  10.         USB_DEVICE_ID_MATCH_VENDOR | USB_DEVICE_ID_MATCH_PRODUCT;  
  11.   
  12.     /* register our generic driver with ourselves */  
  13.     retval = usb_serial_register(&usb_serial_generic_device);  
  14.     if (retval)  
  15.         goto exit;  
  16.     retval = usb_register(&generic_driver);  
  17.     if (retval)  
  18.         usb_serial_deregister(&usb_serial_generic_device);  
  19. exit:  
  20. #endif   
  21.     return retval;  
  22. }  
[cpp]  view plain copy
 
  1. int usb_serial_generic_register(int _debug)  
  2. {  
  3.     int retval = 0;  
  4.   
  5.     debug = _debug;  
  6. #ifdef CONFIG_USB_SERIAL_GENERIC  
  7.     generic_device_ids[0].idVendor = vendor;  
  8.     generic_device_ids[0].idProduct = product;  
  9.     generic_device_ids[0].match_flags =  
  10.         USB_DEVICE_ID_MATCH_VENDOR | USB_DEVICE_ID_MATCH_PRODUCT;  
  11.   
  12.     /* register our generic driver with ourselves */  
  13.     retval = usb_serial_register(&usb_serial_generic_device);  
  14.     if (retval)  
  15.         goto exit;  
  16.     retval = usb_register(&generic_driver);  
  17.     if (retval)  
  18.         usb_serial_deregister(&usb_serial_generic_device);  
  19. exit:  
  20. #endif  
  21.     return retval;  
  22. }  


第一步 首先确定自己的特征码，这里通过vendor 和 product表明自己是哪种设备的驱动

第二步 将用户驱动注册进usb_serial_bus总线,linux很喜欢这么搞……，通过总线来管理一类设备

第三步 将usb驱动注册进usb_core的驱动列表

有人会问，为什么usb会自动发现对应的驱动，这其实是个匹配的过程,linux里面叫probe

前面第一步是确定了驱动的匹配值，第二步和第三步都把驱动的匹配值注册进去

事实上前面第三步代码retval = usb_register(&generic_driver);就是为了把generic驱动注册进usb的驱动列表，当有设备插入时，会轮询到它，然后会调用此驱动的probe，就是下面的函数

[cpp]  view plain copy
 
  1. static int generic_probe(struct usb_interface *interface,  
  2.                    const struct usb_device_id *id)  
  3. {  
  4.     const struct usb_device_id *id_pattern;  
  5.   
  6.     id_pattern = usb_match_id(interface, generic_device_ids);  
  7.     if (id_pattern != NULL)  
  8.         return usb_serial_probe(interface, id);  
  9.     return -ENODEV;  
  10. }  
[cpp]  view plain copy
 
  1. static int generic_probe(struct usb_interface *interface,  
  2.                    const struct usb_device_id *id)  
  3. {  
  4.     const struct usb_device_id *id_pattern;  
  5.   
  6.     id_pattern = usb_match_id(interface, generic_device_ids);  
  7.     if (id_pattern != NULL)  
  8.         return usb_serial_probe(interface, id);  
  9.     return -ENODEV;  
  10. }  

最主要的还是调用usb_serial_probe(interface, id)函数

现在我们来看usb_serial_probe()的匹配过程
 

 

通过probe我们最终将/dev/ttySn设备和usb_serial_port对象绑定起来，我们对/dev/ttySn设备进行操作，对应tty驱动里面的

[cpp]  view plain copy
 
  1. static const struct tty_operations serial_ops = {  
  2.     .open =         serial_open,  
  3.     .close =        serial_close,  
  4.     .write =        serial_write,  
  5.     .hangup =       serial_hangup,  
  6.     .write_room =       serial_write_room,  
  7.     .ioctl =        serial_ioctl,  
  8.     .set_termios =      serial_set_termios,  
  9.     .throttle =     serial_throttle,  
  10.     .unthrottle =       serial_unthrottle,  
  11.     .break_ctl =        serial_break,  
  12.     .chars_in_buffer =  serial_chars_in_buffer,  
  13.     .tiocmget =     serial_tiocmget,  
  14.     .tiocmset =     serial_tiocmset,  
  15.     .cleanup =      serial_cleanup,  
  16.     .install =      serial_install,  
  17.     .proc_fops =        &serial_proc_fops,  
  18. };  
[cpp]  view plain copy
 
  1. static const struct tty_operations serial_ops = {  
  2.     .open =         serial_open,  
  3.     .close =        serial_close,  
  4.     .write =        serial_write,  
  5.     .hangup =       serial_hangup,  
  6.     .write_room =       serial_write_room,  
  7.     .ioctl =        serial_ioctl,  
  8.     .set_termios =      serial_set_termios,  
  9.     .throttle =     serial_throttle,  
  10.     .unthrottle =       serial_unthrottle,  
  11.     .break_ctl =        serial_break,  
  12.     .chars_in_buffer =  serial_chars_in_buffer,  
  13.     .tiocmget =     serial_tiocmget,  
  14.     .tiocmset =     serial_tiocmset,  
  15.     .cleanup =      serial_cleanup,  
  16.     .install =      serial_install,  
  17.     .proc_fops =        &serial_proc_fops,  
  18. };  

比如我们对/dev/ttySn进行写操作，write->serial_write

[cpp]  view plain copy
 
  1. static int serial_write(struct tty_struct *tty, const unsigned char *buf,  
  2.                                 int count)  
  3. {  
  4.     struct usb_serial_port *port = tty->driver_data;  
  5.     int retval = -ENODEV;  
  6.   
  7.     if (port->serial->dev->state == USB_STATE_NOTATTACHED)  
  8.         goto exit;  
  9.   
  10.     dbg("%s - port %d, %d byte(s)", __func__, port->number, count);  
  11.   
  12.     /* pass on to the driver specific version of this function */  
  13.     retval = port->serial->type->write(tty, port, buf, count);  
  14.   
  15. exit:  
  16.     return retval;  
  17. }  
[cpp]  view plain copy
 
  1. static int serial_write(struct tty_struct *tty, const unsigned char *buf,  
  2.                                 int count)  
  3. {  
  4.     struct usb_serial_port *port = tty->driver_data;  
  5.     int retval = -ENODEV;  
  6.   
  7.     if (port->serial->dev->state == USB_STATE_NOTATTACHED)  
  8.         goto exit;  
  9.   
  10.     dbg("%s - port %d, %d byte(s)", __func__, port->number, count);  
  11.   
  12.     /* pass on to the driver specific version of this function */  
  13.     retval = port->serial->type->write(tty, port, buf, count);  
  14.   
  15. exit:  
  16.     return retval;  
  17. }  


 

struct usb_serial_port *port = tty->driver_data;找到了这个tty对象所对应的port对象，

port对象里面有驱动信息，urb的缓冲区信息，最终调用的是我们写的用户驱动里面的write方法。

用户驱动通过信使URB将想要发送的数据发送出去。

 

总结：

通过分析usb 串口驱动可以推测出其他usb设备大致的工作方式，下一步将分析usb网卡的驱动。

linux复杂的代码结构其实是有面向对象的思想















本文转自张昺华-sky博客园博客，原文链接：http://www.cnblogs.com/sky-heaven/p/4942385.html，如需转载请自行联系原作者


文章标签：
Linux
C++
关键词：
Linux驱动
Linux分析
Linux串口
Linux USB
Linux usb驱动
桃子红了呐
目录
相关文章
zhaokk
|
3天前
|
Linux Go
Linux命令Top 100驱动人生! 面试必备
探索Linux命令不再迷茫！本文分10部分详解20个基础命令，带你由浅入深掌握文件、目录管理和文本处理。 [1]: <https://cloud.tencent.com/developer/article/2396114> [2]: <https://pan.quark.cn/s/865a0bbd5720> [3]: <https://yv4kfv1n3j.feishu.cn/docx/MRyxdaqz8ow5RjxyL1ucrvOYnnH>
zhaokk
46 0
听风de歌
|
15天前
|
Prometheus 监控 数据可视化
linux分析方法与技巧
【4月更文挑战第3天】在Linux环境中，进行日志分析和系统性能分析的关键方法包括：使用`cat`, `less`, `tail`查看和过滤日志，`logrotate`管理日志文件，`rsyslog`或`syslog-ng`聚合日志，以及通过`top`, `mpstat`, `pidstat`, `free`, `iostat`, `netstat`, `strace`, `sar`, `dstat`等工具监控CPU、内存、磁盘I/O和网络。对于高级分析，可利用Brendan Gregg的性能工具，以及Grafana、Prometheus等可视化工具。
听风de歌
16 2
linux分析方法与技巧
fensnote
|
16天前
|
安全 Linux
嵌入式Linux系统关闭串口调试信息的输出
嵌入式Linux系统关闭串口调试信息的输出
fensnote
13 1
fensnote
|
16天前
|
Linux
Linux驱动运行灯 Heartbeat
Linux驱动运行灯 Heartbeat
fensnote
8 0
fensnote
|
16天前
|
传感器 Linux API
嵌入式Linux串口编程简介
嵌入式Linux串口编程简介
fensnote
14 1
泡沫o0
|
22天前
|
监控 Linux Shell
Linux 进程问题调查探秘：分析和排查频繁创建进程问题
Linux 进程问题调查探秘：分析和排查频繁创建进程问题
泡沫o0
39 0
泡沫o0
|
22天前
|
消息中间件 存储 网络协议
Linux IPC 进程间通讯方式的深入对比与分析和权衡
Linux IPC 进程间通讯方式的深入对比与分析和权衡
泡沫o0
65 0
泡沫o0
|
22天前
|
存储 监控 Linux
Linux 使用getrusage系统调用获取cpu信息：一个C++实例分析
Linux 使用getrusage系统调用获取cpu信息：一个C++实例分析
泡沫o0
48 0
泡沫o0
|
22天前
|
存储 算法 Linux
【Linux 系统标准 进程资源】Linux 创建一个最基本的进程所需的资源分析,以及线程资源与之的差异
【Linux 系统标准 进程资源】Linux 创建一个最基本的进程所需的资源分析,以及线程资源与之的差异
泡沫o0
24 0
megachen
|
存储 Unix Linux
浅入分析Linux
Linux 操作系统必须完成的两个主要目的 与硬件部分交互, 为包含在硬件平台上的所有底层可编程部件提供服务 为运行在计算机系统上的应用程序(即所谓的用户空间)提供执行环境 一些操作系统运行所有的用户程序都直接与硬件部分进行交互, 比如典型的MS-DOS。
megachen
957 0

热门文章

最新文章

  • 1
    Linux基础与服务器架构综合小实践
  • 2
    网络名称空间在Linux虚拟化技术中的位置
  • 3
    【Linux系统编程】深入解析Linux中read函数的错误场景
  • 4
    【Shell 命令集合 网络通讯 】Linux 管理Apache HTTP服务器 apachectl命令 使用教程
  • 5
    【Shell 命令集合 文件管理】Linux 更新locate命令所使用的数据库 updatedb命令解析
  • 6
    Linux如何检查文件夹的大小？
  • 7
    Linux 命令大全 & CentOS常用运维命令
  • 8
    linux7安装elasticsearch-7.4.0集群配置
  • 9
    深入解析Linux C/C++ 编程中的内存泄漏问题
  • 10
    探秘Linux特殊设备文件：（/dev/null,/dev/zero,/dev/random,/dev/urandom等）
  • 1
    Linux联网安装MySQL Server
    8
  • 2
    Linux服务详解
    15
  • 3
    Linux文件常用操作
    48
  • 4
    Linux用户管理
    5
  • 5
    18.系统知识-Linux常用命令
    9
  • 6
    Linux基本指令
    27
  • 7
    Linux 下使用 socket 实现 TCP 客户端
    9
  • 8
    嵌入式 Linux 下的 LVGL 移植
    12
  • 9
    Linux 下 TFTP 服务搭建及 U-Boot 中使用 tftp 命令实现文件下载
    9
  • 10
    Linux&Windows 日志分析 陇剑杯 CTF
    24

    • 相关课程

    更多
  • Linux用户和组管理
  • Linux服务器运维基本操作
  • Linux基本命令
  • Linux企业运维实战 - 入门及常用命令
  • Linux Shell 编程入门与实战
  • Linux网络进阶 - TCP/IP协议及OSI七层模型

    • 相关电子书

    更多
  • Alibaba Cloud Linux 3 发布
  • ECS系统指南之Linux系统诊断
  • ECS运维指南 之 Linux系统诊断

    • 相关实验场景

    更多
  • 使用计算巢企业应用，一键获取专属的Linux服务器管理软件
  • Alibaba Cloud Linux操作系统的安装及使用
  • Alibaba Cloud Linux操作系统Shell程序
  • 手动部署MySQL数据库（Alibaba Cloud Linux 2）
  • 部署并使用Docker（Alibaba Cloud Linux 3）
  • 部署并使用Docker（Alibaba Cloud Linux 2）

    • 推荐镜像

    更多
  • mxlinux-iso
  • archlinuxarm
  • archlinuxcn
    • 下一篇
    阿里云oss简介和使用流程
    为什么选择阿里云什么是云计算全球基础设施技术领先稳定可靠安全合规分析师报告
    产品和定价全部产品免费试用产品动态产品定价价格计算器云上成本管理
    解决方案技术解决方案
    文档与社区文档开发者社区天池大赛培训与认证
    权益中心免费试用高校计划企业扶持计划推荐返现计划
    支持与服务基础服务企业增值服务迁云服务官网公告健康看板信任中心
    关注阿里云
    关注阿里云公众号或下载阿里云APP，关注云资讯，随时随地运维管控云服务
    阿里云APP阿里云微信
    联系我们：4008013260
    法律声明Cookies政策廉正举报安全举报联系我们加入我们
    阿里巴巴集团淘宝网天猫全球速卖通阿里巴巴国际交易市场1688阿里妈妈飞猪阿里云计算AliOS万网高德UC友盟优酷钉钉支付宝达摩院淘宝海外阿里云盘饿了么
    © 2009-2024 Aliyun.com 版权所有 增值电信业务经营许可证： 浙B2-20080101 域名注册服务机构许可： 浙D3-20210002 京D3-20220015
    浙公网安备 33010602009975号浙B2-20080101-4