Linux USB HOST HID

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前言

DTS配置的参考

内核配置的参考

USB相关内核配置

[USB Subsystem内核配置](#USB Subsystem内核配置)

[USB Phy内核配置](#USB Phy内核配置)

[USB Host Core驱动内核配置](#USB Host Core驱动内核配置)

[USB EHCI驱动内核配置](#USB EHCI驱动内核配置)

[芯片平台USB Host Controller驱动内核配置](#芯片平台USB Host Controller驱动内核配置)

[USB HID驱动内核配置](#USB HID驱动内核配置)

验证测试的参考

总结

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前言

USB接口的键盘和鼠标属于 USB HID（Human Interface Device 的缩写），它是常见的人机交互设备。在Linux内核中，USB接口的键盘和鼠标通常由HID协议处理，内核自带驱动程序负责设备识别和事件传递。‌

• 设备识别与驱动匹配

USB键盘和鼠标作为HID类设备，内核通过USB子系统匹配驱动。驱动使用结构定义设备匹配规则，例如类值0x03（HID类）、子类0x01（启动设备）和协议值0x01（键盘）或0x02（鼠标），当设备插入时，内核根据这些值绑定到usbhid驱动。‌‌

• 输入事件处理流程

设备接入后，内核通过input子系统统一管理输入事件。以鼠标为例，驱动分配URB（USB Request Block）并设置中断端点管道接收数据，数据解析后通过input_report_key和input_report_rel等函数上报按键或移动事件到input core，最终传递给事件处理层（如evdev），用户空间程序可通过读取/dev/input/eventX访问数据。‌‌

• 驱动开发关键点

自定义驱动需实现usb_driver结构体的USB driver probe function和USB driver disconnect function函数，初始化USB传输资源（如缓冲区和URB）并注册input device，例如鼠标驱动需设置支持BTN_LEFT、BTN_RIGHT等事件并通过:usb_submit_urb提交URB开始数据传输，中断函数处理数据并重新提交URB。‌‌

• 内核配置与模块管理

USB HID支持通常编译为模块（如usbhid.ko），可通过modprobe动态加载，设备信息可在/sys/class/input目录查看，调试时使用dmesg检查设备识别和驱动绑定日志。‌‌

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DTS配置的参考

   /* usb20 host controller */
   usb_1: usb1@YYYYYYYY {
        compatible = "xxx,xxx-usb";
        reg = <0xYYYYYYYY 0xYYY>;
        interrupts = <GIC_SPI INT_USB20_HOST IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;

        clocks = <&ahbX_gate 9>, <&ahbX_reset 9>;
        clock-names = "usb_gate", "usb_reset";

        xxx,usbphy = <&usbphy_1>;

        dr_mode = "host"; /* 配置成了USB host模式 */
   ...

内核配置的参考

USB Subsystem内核配置

CONFIG_USB_SUPPORT=y
CONFIG_USB_ARCH_HAS_HCD=y

USB Phy内核配置

CONFIG_USB_PHY=y
CONFIG_USB_NX_PHY=y

USB Host Core驱动内核配置

CONFIG_USB_COMMON=y
CONFIG_USB=y
CONFIG_USB_ANNOUNCE_NEW_DEVICES=y
CONFIG_USB_DEFAULT_PERSIST=y

USB EHCI驱动内核配置

CONFIG_USB_EHCI_HCD=y
CONFIG_USB_EHCI_ROOT_HUB_TT=y
CONFIG_USB_EHCI_TT_NEWSCHED=y
CONFIG_USB_EHCI_HCD_PLATFORM=y

芯片平台USB Host Controller驱动内核配置

CONFIG_USB_XXX=y
CONFIG_USB_XXX_HOST=y
CONFIG_USB_XXX_DEBUG=y

USB HID驱动内核配置

CONFIG_USB_HID=y

验证测试的参考

1. 烧录固件后，接入USB有线或无线键盘，正常开机，命令行终端可以输入：dmesg | grep "usb"，探测到该USB键盘的打印如下：

# dmesg | grep "usb"
   ...
   [0.443356] usb 1-1: new low-speed USB device number 2 using xxx_hdc
   [0.653942] usb 1-1: New USB device found, idVendor=413c, idProduct=2113, bcdDevice= 1.10
   [0.653951] usb 1-1: New USB device strings: Mfr=0, Product=2, SerialNumber=0
   [0.653956] usb 1-1: Product: Dell KB216 Wired Keyboard
   [0.834420] input: Dell KB216 Wired Keyboard as /devices/platform/xxxxxxxx.usb0/xxx_hdc.0/usb1/1-1/1-1:1.0/0003:413C:2113.0001/input/input2
   [0.903982] hid-generic 0003:413C:2113.0001: input: USB HID v1.11 Keyboard [Dell KB216 Wired Keyboard] on usb-xxx_hdc.0-1/input0
   [0.910253] input: Dell KB216 Wired Keyboard Consumer Control as /devices/platform/xxxxxxxx.usb0/xxx_hdc.0/usb1/1-1/1-1:1.1/0003:413C:2113.0002/input/input3
   [0.910421] input: Dell KB216 Wired Keyboard System Control as /devices/platform/xxxxxxxx.usb0/xxx_hdc.0/usb1/1-1/1-1:1.1/0003:413C:2113.0002/input/input4
   [0.910490] hid-generic 0003:413C:2113.0002: input: USB HID v1.11 Device [Dell KB216 Wired Keyboard] on usb-xxx_hdc.0-1/input1
   [0.910589] usbcore: registered new interface driver usbhid
   [0.910592] usbhid: USB HID core driver
   ...

2. 列出USB设备列表，查看USB键盘的USB设备信息是否存在。例如：

# lsusb
   Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002
   Bus 001 Device 002: ID 413c:2113（这里USB键盘的VID是413c，PID是2113。）

3. 查看内核中已经注册的INPUT设备。例如：

# cat /proc/bus/input/devices
   ...
   I: Bus=0003 Vendor=413c Product=2113 Version=0111
   N: Name="Dell KB216 Wired Keyboard"
   P: Phys=usb-xxx_hdc.0-1/input0
   S: Sysfs=/devices/platform/xxxxxxxx.usb0/xxx_hdc.0/usb1/1-1/1-1:1.0/0003:413C:2113.0001/input/input2
   U: Uniq=
   H: Handlers=leds event2
   B: PROP=0
   B: EV=120013
   B: KEY=10000 7 ff9f207a c14057ff febeffdf ffefffff ffffffff fffffffe
   B: MSC=10
   B: LED=1f
   ...

4. 查看USB键盘的input设备节点的事件上报情况。例如：

# hexdump -x /dev/input/event2
   0000000    02fb    0000    3e75    000e    0004    0004    0052    0007 （其中第六列的0004表示EV_MSC（其它杂类）事件）
   0000010    02fb    0000    3e75    000e    0001    0067    0001    0000 （其中第六列的0001表示EV_KEY（按键类）事件，第七列的0067表示KEY_UP（键盘向上键）键值，第八列的0001表示按键按下）
   0000020    02fb    0000    3e75    000e    0000    0000    0000    0000 （其中第六列的0000表示EV_SYN（同步类）事件）
   0000030    02fc    0000    34b8    0000    0004    0004    0052    0007 （其中第六列的0004表示EV_MSC（其它杂类）事件）
   0000040    02fc    0000    34b8    0000    0001    0067    0000    0000 （其中第六列的0001表示EV_KEY（按键类）事件，第七列的0067表示KEY_UP（键盘向上键）键值，第八列的0000表示按键松开）
   0000050    02fc    0000    34b8    0000    0000    0000    0000    0000 （其中第六列的0000表示EV_SYN（同步类）事件）
   ...

5. 拔掉USB键盘后，接入USB有线或无线鼠标，重新正常开机，命令行终端可以输入：dmesg | grep "usb"，探测到该USB鼠标的打印如下：

# dmesg | grep "usb"
   ...
   [   31.563346] usb 1-1: new low-speed USB device number 2 using lb_hdc
   [   31.770370] usb 1-1: New USB device found, idVendor=046d, idProduct=c077, bcdDevice=72.00
   [   31.770379] usb 1-1: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=0
   [   31.770385] usb 1-1: Product: USB Optical Mouse
   [   31.770390] usb 1-1: Manufacturer: Logitech
   [   31.775574] input: Logitech USB Optical Mouse as /devices/platform/xxxxxxxx.usb0/xxx_hdc.0/usb1/1-1/1-1:1.0/0003:046D:C077.0001/input/input4
   [   31.775670] hid-generic 0003:046D:C077.0001: input: USB HID v1.11 Mouse [Logitech USB Optical Mouse] on usb-lb_hdc.0-1/input0
   ...

6. 列出USB设备列表，查看USB鼠标的USB设备信息是否存在。例如：

# lsusb
   Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002
   Bus 001 Device 002: ID 046d:c077（这里USB鼠标的VID是046d，PID是c077。）

7. 查看内核中已经注册的INPUT设备。例如：

# cat /proc/bus/input/devices
   ...
   I: Bus=0003 Vendor=046d Product=c077 Version=0111
   N: Name="Logitech USB Optical Mouse"
   P: Phys=usb-lb_hdc.0-1/input0
   S: Sysfs=/devices/platform/xxxxxxxx.usb0/xxx_hdc.0/usb1/1-1/1-1:1.0/0003:046D:C077.0001/input/input2
   U: Uniq=
   H: Handlers=event2
   B: PROP=0
   B: EV=17
   B: KEY=70000 0 0 0 0 0 0 0 0
   B: REL=103
   B: MSC=10
   ...

8. 查看USB鼠标的input设备节点的事件上报情况。例如：

# hexdump -d /dev/input/event2
   ...
   00035a0   00753   00000   65462   00013   00002   00001   65535   65535 （其中第六列的00002表示EV_REL（相对位移类）事件）
   00035b0   00753   00000   65462   00013   00000   00000   00000   00000 （其中第六列的00000表示EV_SYN（同步类）事件）
   ...
   00075c0   01216   00000   25479   00013   00004   00004   00001   00009 （其中第六列的00004表示EV_MSC（其它杂类）事件）
   00075d0   01216   00000   25479   00013   00001   00272   00001   00000 （其中第六列的00001表示EV_KEY（按键类）事件，第七列的00272表示BTN_LEFT（鼠标左键）键值）
   00075e0   01216   00000   25479   00013   00000   00000   00000   00000 （其中第六列的00000表示EV_SYN（同步类）事件）
   ...

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总结

在Linux系统中，USB HID（Human Interface Device，人机接口设备）设备是指通过USB接口连接、用于人机交互的设备，如键盘、鼠标、游戏手柄等。这些设备遵循USB HID类规范，能够即插即用，一般无需额外的驱动即可与主机通信。‌

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