一、usbmouse.c
下面我们分析下USB鼠标驱动，鼠标输入HID类型，其数据传输采用中断URB，鼠标端点类型为IN。好了，我们先看看这个驱动的模块加载部分。
路径：drivers/hid/usbhid/usbmouse.c
static const struct usb_device_id usb_mouse_id_table\[\] = {
{ USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,
USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE) },
{ } /* Terminating entry */
};
static struct usb_driver usb_mouse_driver = {
.name = "usbmouse",
.probe = usb_mouse_probe,
.disconnect = usb_mouse_disconnect,
.id_table = usb_mouse_id_table,
};
module_usb_driver(usb_mouse_driver);
//注册usb 接口驱动
再细细看看USB_INTERFACE_INFO宏的定义
/**
* USB_INTERFACE_INFO - macro used to describe a class of usb interfaces
* @cl: bInterfaceClass value
* @sc: bInterfaceSubClass value
* @pr: bInterfaceProtocol value
*
* This macro is used to create a struct usb_device_id that matches a
* specific class of interfaces.
*/
#define USB_INTERFACE_INFO(cl, sc, pr) \
.match_flags = USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_INFO, \
.bInterfaceClass = (cl), \
.bInterfaceSubClass = (sc), \
.bInterfaceProtocol = (pr)
根据宏，我们知道，我们设置的支持项包括接口类，接口子类，接口协议三个匹配项。
1.2 USB接口设备的创建
当一个USB 鼠标设备插入后，主机USB控制器检测到后，触发USB设备集线器中的"中断"处理函数hub_irq。在hub_irq中会获取USB鼠标设备的设备描述符，根据设备描述符创建USB接口设备，从而和这边的USB接口驱动匹配，调用其probe函数，通过USB总线驱动程序（USB Core和USB HCD）和USB鼠标设备建立联系，进而操作（读写控制）该设备。
hub_irq->
kick_hub_wq->// 把hub work压入 hub_wq
hub_event ->// 处理USB设备插入事件
port_event->
hub_port_connect_change->
hub_port_connect->
hub_port_init->
usb_get_device_descriptor// 获取设备描述符
usb_new_device(udev)->
usb_enumerate_device// 把所有的描述符都读出来，并解析
device_add-> // 把device放入usb_bus_type的dev链表,
把device放入usb_bus_type的dev链表, 从usb_bus_type的driver链表里取出usb_driver，把usb_interface和usb_driver的id_table比较，如果能匹配，调用usb_driver的probe
1.3 USB接口驱动和USB接口设备的匹配
USB设备插入后根据获取到的设备描述符所创建的USB 接口设备和开发的USB接口驱动匹配：
对于设备：
将获取到的USB设备描述符信息保存在其id_table中。
对于驱动：
驱动的id_table中存放，期望该驱动适用的USB设备。
static const struct usb_device_id usb_mouse_id_table\[\] = {
{ USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,
USB_INTERFACE_PROTOCOL_MOUSE) },
{ } /* Terminating entry */
};
匹配 HID 设备
USB 设备中有一大类就是 HID 设备，即 Human Interface Devices，人机接口设备。
这类设备包括鼠标、键盘等，主要用于人与计算机进行交互。
它是 USB 协议最早支持的一种设备类。
HID 设备可以作为低速、全速、高速设备用。
由于 HID 设备要求用户输入能得到及时响应，故其传输方式通常采用中断方式。
匹配成功后调用该驱动的probe函数；
static int usb_mouse_probe(struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id)
{
struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);//由接口获取 usb_device
struct usb_host_interface *interface;
struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;//端点描述符
struct usb_mouse *mouse;//本驱动私有结构体
struct input_dev *input_dev; //输入结构体
int pipe, maxp;
int error = -ENOMEM;
interface = intf->cur_altsetting;//获取设置
if (interface->desc.bNumEndpoints != 1) //鼠标端点只有 1个
return -ENODEV;
endpoint = &interface->endpoint0.desc; //获得端点描述符
if (!usb_endpoint_is_int_in(endpoint)) //检查该端点是否是中断输入端点
return -ENODEV;
pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress); //建立中断输入端点
maxp = usb_maxpacket(dev, pipe, usb_pipeout(pipe));//返回端点能传输的最大的数据包，鼠标的返回的最大数据包为 4个字节
mouse = kzalloc(sizeof(struct usb_mouse), GFP_KERNEL);//分配 mouse结构体
input_dev = input_allocate_device(); //分配 input设备空间
if (!mouse || !input_dev)
goto fail1;
mouse->data = usb_alloc_coherent(dev, 8, GFP_ATOMIC, &mouse->data_dma);//分配缓冲区
if (!mouse->data)
goto fail1;
mouse->irq = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL); //分配 urb
if (!mouse->irq)
goto fail2;
mouse->usbdev = dev; //填充 mouse的 usb_device结构体
mouse->dev = input_dev; //填充 mouse的 input结构体
if (dev->manufacturer)//拷贝厂商 ID
strlcpy(mouse->name, dev->manufacturer, sizeof(mouse->name));
if (dev->product) {//拷贝产品 ID
if (dev->manufacturer)
strlcat(mouse->name, " ", sizeof(mouse->name));
strlcat(mouse->name, dev->product, sizeof(mouse->name));
}
if (!strlen(mouse->name))//拷贝产品 ID
snprintf(mouse->name, sizeof(mouse->name),
"USB HIDBP Mouse %04x:%04x",
le16_to_cpu(dev->descriptor.idVendor),
le16_to_cpu(dev->descriptor.idProduct));
usb_make_path(dev, mouse->phys, sizeof(mouse->phys));
strlcat(mouse->phys, "/input0", sizeof(mouse->phys));
input_dev->name = mouse->name;//将鼠标名赋给内嵌 input结构体
input_dev->phys = mouse->phys;//将鼠标设备节点名赋给内嵌 input结构体
usb_to_input_id(dev, &input_dev->id); //将 usb设备信息拷贝给 input_id
input_dev->dev.parent = &intf->dev; //设置父节点
//evbit表明支持按键事件 (EV_KEY)和相对坐标事件 (EV_REL)
input_dev->evbit0 = BIT_MASK(EV_KEY) | BIT_MASK(EV_REL);
//keybit表明按键值包括左键、右键和中键
input_dev->keybitBIT_WORD(BTN_MOUSE) = BIT_MASK(BTN_LEFT) |
BIT_MASK(BTN_RIGHT) | BIT_MASK(BTN_MIDDLE);
//relbit表明相对坐标事件值包括 X坐标和 Y坐标
input_dev->relbit0 = BIT_MASK(REL_X) | BIT_MASK(REL_Y);
//keybit表明除了左键、右键和中键，还支持其他按键
input_dev->keybitBIT_WORD(BTN_MOUSE) |= BIT_MASK(BTN_SIDE) |
BIT_MASK(BTN_EXTRA);
//relbit表明除了 X坐标和 Y坐标，还支持中键滚轮的滚动值
input_dev->relbit0 |= BIT_MASK(REL_WHEEL);
input_set_drvdata(input_dev, mouse);//将 mouse设置为 input的私有数据
input_dev->open = usb_mouse_open;//input设备的 open
input_dev->close = usb_mouse_close;
usb_fill_int_urb(mouse->irq, dev, pipe, mouse->data,
(maxp > 8 ? 8 : maxp),
usb_mouse_irq, mouse, endpoint->bInterval); //填充 urb
mouse->irq->transfer_dma = mouse->data_dma;
mouse->irq->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP; /使用 transfer_dma
error = input_register_device(mouse->dev); //注册 input设备
if (error)
goto fail3;
usb_set_intfdata(intf, mouse);
return 0;
fail3:
usb_free_urb(mouse->irq);
fail2:
usb_free_coherent(dev, 8, mouse->data, mouse->data_dma);
fail1:
input_free_device(input_dev);
kfree(mouse);
return error;
}
其实上面这个probe主要是初始化usb设备和input设备，终极目标是为了完成urb的提交和input设备的注册。由于注册为input设备类型，那么当用户层open打开设备时候，最终会调用input中的open实现打开，我们看看input中open的实现。
usb_mouse_open
static int usb_mouse_open(struct input_dev *dev)
{
struct usb_mouse *mouse = input_get_drvdata(dev);
mouse->irq->dev = mouse->usbdev;
if (usb_submit_urb(mouse->irq, GFP_KERNEL))
return -EIO;
return 0;
}
usb_submit_urb 的调用流程
usb_submit_urb->
usb_hcd_submit_urb->
①root hub -> rh_urb_enqueue
②非root hub -> urb_enqueue
urb_enqueue 的函数实现，以OHCI举例：
urb_enqueue ->
ohci_urb_enqueue
当用户层open打开这个USB鼠标后，我们就已经将urb提交给了USB核心，那么根据USB数据处理流程知道，当处理完毕后，USB核心会通知USB设备驱动程序，这里我们是响应中断服务程序，这就相当于该URB的回调函数。我们在提交urb时候定义了中断服务程序usb_mouse_irq，我们跟踪看看
usb_mouse_irq：
static void usb_mouse_irq(struct urb *urb)
{
struct usb_mouse *mouse = urb->context;
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_report_key(dev, BTN_LEFT, data0 & 0x01);//鼠标左键
input_report_key(dev, BTN_RIGHT, data0 & 0x02);
input_report_key(dev, BTN_MIDDLE, data0 & 0x04);
input_report_key(dev, BTN_SIDE, data0 & 0x08);
input_report_key(dev, BTN_EXTRA, data0 & 0x10);
input_report_rel(dev, REL_X, data1);
input_report_rel(dev, REL_Y, data2);
input_report_rel(dev, REL_WHEEL, data3);
input_sync(dev);
resubmit:
status = usb_submit_urb (urb, GFP_ATOMIC);//再次提交urb，等待下次响应
if (status)
dev_err(&mouse->usbdev->dev,
"can't resubmit intr, %s-%s/input0, status %d\n",
mouse->usbdev->bus->bus_name,
mouse->usbdev->devpath, status);
}
根据上面的中断服务程序，我们应该知道，系统是周期性地获取鼠标的事件信息，因此在URB回调函数的末尾再次提交URB请求块，这样又会调用新的回调函数，周而复始。在回调函数中提交URB只能是GFP_ATOMIC优先级，因为URB回调函数运行于中断上下文中禁止导致睡眠的行为。而在提交URB过程中可能会需要申请内存、保持信号量，这些操作或许会导致USB内核睡眠。
看一下 usb_mouse 私有的设备结构体
struct usb_mouse {
char name128;//名字
char phys64; //设备节点
struct usb_device *usbdev; //内嵌usb_device设备
struct input_dev *dev; //内嵌input_dev设备
struct urb *irq; //urb结构体指针
signed char *data; //transfer_buffer缓冲区
dma_addr_t data_dma; // transfer _dma缓冲区
};
在上面这个结构体中，每一个成员的作用都应该很清楚了，上面使用了内嵌的内核子系统的结构体，这是继承的开发思想。