全志linux开发 USB接口设置

`USB Gadget`接口配置

Linux 内核在设备端提供了 Gadget Framework，允许开发板虚拟成各种 USB 外设：串口、网卡、音频设备、U盘、摄像头等。

适用平台：Linux-4.9 及同架构的全志 SoC（T507 / H616 等）

ACM（虚拟串口）
NCM（以太网网卡）
UAC1（音频设备）
ADB（Android Debug Bridge）

3.1、接口类型详解

核心结构

ini 复制代码

usb_gadget/g1/
├── idVendor                → 厂商 VID
├── idProduct               → 产品 PID
├── strings/0x409/          → 设备字符串（序列号、制造商、产品名）
├── configs/c.1/            → 配置集合（可以有多个）
│   ├── strings/0x409/configuration
│   └── f1.acm → ../functions/acm.usb0
├── functions/              → 功能函数目录
│   ├── acm.usb0
│   ├── ncm.usb0
│   ├── uac1.gs0
│   └── ffs.adb
└── UDC                     → 绑定到实际 USB 控制器

3.1.1、ACM （Abstract Control Model --- 虚拟串口）

把 USB 设备虚拟为 CDC ACM 标准的串口，PC 端识别为 COM 口，Linux 端对应 /dev/ttyGS0。

配置关键模块

shell 复制代码

CONFIG_USB_CONFIGFS_ACM=y/m
CONFIG_USB_F_ACM=y/m
CONFIG_USB_U_SERIAL=y/m

ConfigFS 配置示例

shell 复制代码

mkdir -p /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/acm.usb0
ln -s /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/acm.usb0 /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/configs/c.1/

使用

板端写：echo hello > /dev/ttyGS0
PC 端读：通过串口工具打开对应 COM 口。
典型波特率 115200 ~ 921600 均可，延迟 < 1 ms。

3.1.2、`NCM` （`Network Control Model` --- 虚拟网卡）

功能

将开发板虚拟为 USB 网卡，实现主机与设备间的 IP 通信（类似 RNDIS，但 NCM 性能更高）。

配置关键模块

shell 复制代码

CONFIG_USB_CONFIGFS_NCM=y/m
CONFIG_USB_F_NCM=y/m
CONFIG_USB_U_ETH=y/m

ConfigFS 配置示例

shell 复制代码

mkdir -p /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/ncm.usb0
echo "02:12:34:56:78:9a" > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/ncm.usb0/dev_addr
echo "06:12:34:56:78:9a" > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/ncm.usb0/host_addr
ln -s /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/ncm.usb0 /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/configs/c.1/

使用

设备端会生成 usb0 网口：

shell 复制代码

ifconfig usb0 192.168.42.2 up

PC 端设置静态 IP 192.168.42.1，即可 ping 通，支持 SSH、SCP、HTTP 等通信。

优势

相比 RNDIS，NCM 采用 CDC 规范，驱动跨平台（Windows 10+、Linux、macOS 均支持）。
支持多 frame 打包，提高带宽利用率。

3.1.3、`UAC1` （`USB Audio Class 1.0`）

功能

让板卡虚拟成标准 USB 声卡，PC 端识别为 "USB Audio Device"，可作为录音或播放通道。

配置关键模块

shell 复制代码

CONFIG_USB_CONFIGFS_F_UAC1=y/m
CONFIG_USB_F_UAC1=y/m

ConfigFS 配置示例

shell 复制代码

mkdir -p /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/uac1.gs0
# 可选参数
# echo 48000 > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/uac1.gs0/p_srate
# echo 2 > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/uac1.gs0/p_chmask
ln -s /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/uac1.gs0 /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/configs/c.1/

使用

在 aplay -l 中会出现 "USB Audio Device"。
可用 ALSA 接口读取或播放音频流。
常用于语音输入/输出、AI 语音网关、视频会议终端。

注意

声道和采样率受限于 USB 带宽。
若需双向音频，可启用 p_* 和 c_* 参数分别控制 Playback/Capture。

3.1.4、`ADB` （`Android Debug Bridge`，基于 `FunctionFS`）

功能

通过 USB 实现主机 ADB 调试通道，用于 Android 或基于 Android 系统的 Linux 设备。

配置关键模块

shell 复制代码

CONFIG_USB_CONFIGFS_F_FS=y/m
CONFIG_USB_F_FS=y/m

ConfigFS 配置示例

shell 复制代码

mkdir -p /dev/usb-ffs/adb
mount -t functionfs adb /dev/usb-ffs/adb
mkdir -p /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/ffs.adb
ln -s /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/ffs.adb /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/configs/c.1/

使用

板端启动 adbd：

shell 复制代码

/usr/bin/adbd &

PC 端执行：

shell 复制代码

adb devices

即可识别到设备。

特性

通信层基于 FunctionFS，速度快、稳定。
可同时与 ACM、NCM 并存。

3.1.5、配置方式

打开kernel配置页面

shell 复制代码

cd cd kernel/linux-4.9/
make ARCH=arm64 menuconfig

修改usb虚拟串口相关配置

路径：Device Drivers → USB support → USB Gadget Support
shell 复制代码
```
<M>   USB Gadget Drivers (Serial Gadget (with CDC ACM and CDC OBEX support))  --->
```
路径：Device Drivers → USB support → USB Serial Converter support
shell 复制代码
```
<M>   USB driver for GSM and CDMA modems 
```
保存并退出
编译并打包
shell 复制代码
```
./build.sh kernel && ./build.sh pack
```

3.2、复合设备（`Composite Gadget`）

Linux 4.9 的 ConfigFS 支持多功能并存，只需在同一 gadget 下创建多个 function 并链接到同一个 config。

典型结构

shell 复制代码

functions/
├── acm.usb0
├── ncm.usb0
├── uac1.gs0
└── ffs.adb
configs/c.1/
├── f1.acm -> ../functions/acm.usb0
├── f2.ncm -> ../functions/ncm.usb0
├── f3.uac1 -> ../functions/uac1.gs0
└── f4.adb -> ../functions/ffs.adb

内核通过 Composite Framework 自动合并接口描述符，主机端会看到多接口复合设备。

3.3、工作流程与启动顺序

加载核心模块

modprobe libcomposite （加载 ConfigFS 支撑）
挂载 configfs

mount -t configfs none /sys/kernel/config
创建 gadget 目录

/sys/kernel/config/usb_gadget/g1
设置 VID/PID、字符串信息

写入 idVendor 和 idProduct；创建 strings/0x409/。
创建 configs/c.1并设定 MaxPower 等参数。
创建所需 functions（acm/ncm/uac1/ffs.adb）。
符号链接到 config。

绑定 UDC（USB 控制器）：

shell 复制代码

ls /sys/class/udc/
echo musb-hdrc.1.auto > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/UDC

解绑时：

shell 复制代码

echo "" > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/UDC

3.4、主机侧识别情况

`Function`	`Windows` 识别	`Linux` 识别节点	`macOS` 识别
`ACM`	`USB Serial` (`COM x`)	`/dev/ttyACM0`	`/dev/tty.usbmodem`
`NCM`	`USB` 以太网适配器	`usb0`	支持
`UAC1`	`USB Audio Device`	`ALSA`: `card X`	支持
`ADB`	`Android Composite ADB Interface`	`/dev/bus/usb/...`	支持

性能与延迟参考

模块	吞吐	延迟（典型）	备注
`ACM`	`1--3 MB/s`	< 1 ms	控制台调试、`AT` 通信
`NCM`	`40--100 Mbps`	1--2 ms	远程 `SSH` / `ADB` 复合
`UAC1`	`44.1/48 kHz 16bit`	< 10 ms	语音通道
`ADB`	`10--30 MB/s`	1--3 ms	调试、文件传输

全志linux开发 USB接口设置

USB Gadget接口配置

3.1、接口类型详解

3.1.1、ACM （Abstract Control Model --- 虚拟串口）

3.1.2、NCM （Network Control Model --- 虚拟网卡）

3.1.3、UAC1 （USB Audio Class 1.0）

3.1.4、ADB （Android Debug Bridge，基于 FunctionFS）

3.1.5、配置方式

3.2、复合设备（Composite Gadget）

3.3、工作流程与启动顺序

3.4、主机侧识别情况

`USB Gadget`接口配置

3.1.2、`NCM` （`Network Control Model` --- 虚拟网卡）

3.1.3、`UAC1` （`USB Audio Class 1.0`）

3.1.4、`ADB` （`Android Debug Bridge`，基于 `FunctionFS`）

3.2、复合设备（`Composite Gadget`）