如何实现linux下的鼠标驱动 v0.6

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_bus 总线的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。

首先需要了解Linux输入子系统，因为鼠标是输入设备，一种input_device。然后需要了解USB设备驱动。使用了USB接口，urb来获得鼠标的数据，然后把数据往上层应用提交。可以参看内核已经有的USB鼠标驱动，位置是\linux-3.0.86\drivers\hid\usbhid\usbmouse.c。linux-3.0.86是Linux内核的根目录。并不难。至于哪些书，可以看‘Linux设备驱动程序’这本书，里头主要知识都有讲到。

USB驱动程序基础

在动手写USB驱动程序这前，让我们先看看写的USB驱动程序在内核中的结构，如下图：

 

USB驱动程序存在于不同的内核子系统和USB硬件控制器之间，USB核心为USB驱动程序提供了一个用于访问和控制USB硬件的接口，而不必考虑系统当前存在的各种不同类型的USB硬件控制器。USB是一个非常复杂的设备，linux内核为我们提供了一个称为USB的核心的子系统来处理大部分的复杂性，USB设备包括配置(configuration)、接口（interface）和端点(endpoint)，USB设备绑定到接口上，而不是整个USB设备。如下图所示：

 

USB通信最基本的形式是通过端点（USB端点分中断、批量、等时、控制四种，每种用途不同），USB端点只能往一个方向传送数据，从主机到设备或者从设备到主机，端点可以看作是单向的管道（pipe）。所以我们可以这样认为：设备通常具有一个或者更多的配置，配置经常具有一个或者更多的接口，接口通常具有一个或者更多的设置，接口没有或具有一个以上的端点。驱动程序把驱动程序对象注册到USB子系统中，稍后再使用制造商和设备标识来判断是否已经安装了硬件。USB核心使用一个列表（是一个包含制造商ID和设备号ID的一个结构体）来判断对于一个设备该使用哪一个驱动程序，热插拨脚本使用它来确定当一个特定的设备插入到系统时该自动装载哪一个驱动程序。

上面我们简要说明了驱动程序的基本理论，在写一个设备驱动程序之前，我们还要了解以下两个概念：模块和设备文件。

模块：是在内核空间运行的程序，实际上是一种目标对象文件，没有链接，不能独立运行，但是可以装载到系统中作为内核的一部分运行，从而可以动态扩充内核的功能。模块最主要的用处就是用来实现设备驱动程序。Linux下对于一个硬件的驱动，可以有两种方式：直接加载到内核代码中，启动内核时就会驱动此硬件设备。另一种就是以模块方式，编译生成一个.ko文件(在2.4以下内核中是用.o作模块文件，我们以2.6的内核为准，以下同)。当应用程序需要时再加载到内核空间运行。所以我们所说的一个硬件的驱动程序，通常指的就是一个驱动模块。

设备文件：对于一个设备，它可以在/dev下面存在一个对应的逻辑设备节点，这个节点以文件的形式存在，但它不是普通意义上的文件，它是设备文件，更确切的说，它是设备节点。这个节点是通过mknod命令建立的，其中指定了主设备号和次设备号。主设备号表明了某一类设备，一般对应着确定的驱动程序；次设备号一般是区分不同属性，例如不同的使用方法，不同的位置，不同的 *** 作。这个设备号是从/proc/devices文件中获得的，所以一般是先有驱动程序在内核中，才有设备节点在目录中。这个设备号（特指主设备号）的主要作用，就是声明设备所使用的驱动程序。驱动程序和设备号是一一对应的，当你打开一个设备文件时， *** 作系统就已经知道这个设备所对应的驱动程序。对于一个硬件，Linux是这样来进行驱动的：首先，我们必须提供一个.ko的驱动模块文件。我们要使用这个驱动程序，首先要加载它，我们可以用insmod

xxx.ko，这样驱动就会根据自己的类型（字符设备类型或块设备类型，例如鼠标就是字符设备而硬盘就是块设备）向系统注册，注册成功系统会反馈一个主设备号，这个主设备号就是系统对它的唯一标识。驱动就是根据此主设备号来创建一个一般放置在/dev目录下的设备文件。在我们要访问此硬件时，就可以对设备文件通过open、read、write、close等命令进行。而驱动就会接收到相应的read、write *** 作而根据自己的模块中的相应函数进行 *** 作了。

USB驱动程序实践

了解了上述理论后，我们就可以动手写驱动程序，如果你基本功好，而且写过linux下的硬件驱动，USB的硬件驱动和pci_driver很类似，那么写USB的驱动就比较简单了，如果你只是大体了解了linux的硬件驱动，那也不要紧，因为在linux的内核源码中有一个框架程序可以拿来借用一下，这个框架程序在/usr/src/~（你的内核版本，以下同）/drivers/usb下，文件名为usb-skeleton.c。写一个USB的驱动程序最基本的要做四件事：驱动程序要支持的设备、注册USB驱动程序、探测和断开、提交和控制urb（USB请求块）（当然也可以不用urb来传输数据，下文我们会说到）。

驱动程序支持的设备：有一个结构体struct

usb_device_id，这个结构体提供了一列不同类型的该驱动程序支持的USB设备，对于一个只控制一个特定的USB设备的驱动程序来说，struct

usb_device_id表被定义为：

/* 驱动程序支持的设备列表 */

static struct usb_device_id

skel_table [] = {

    { USB_DEVICE(USB_SKEL_VENDOR_ID, USB_SKEL_PRODUCT_ID)

},

    { }                    /* 终止入口 */

}

MODULE_DEVICE_TABLE (usb,

skel_table)

对于PC驱动程序，MODULE_DEVICE_TABLE是必需的，而且usb必需为该宏的第一个值，而USB_SKEL_VENDOR_ID和USB_SKEL_PRODUCT_ID就是这个特殊设备的制造商和产品的ID了，我们在程序中把定义的值改为我们这款USB的，如：

/*

定义制造商和产品的ID号 */

#define USB_SKEL_VENDOR_ID    0x1234

#define

USB_SKEL_PRODUCT_ID   

0x2345

这两个值可以通过命令lsusb，当然你得先把USB设备先插到主机上了。或者查看厂商的USB设备的手册也能得到，在我机器上运行lsusb是这样的结果：

Bus

004 Device 001: ID 0000:0000 

Bus 003 Device 002: ID 1234:2345  Abc  Corp.

Bus 002 Device 001: ID 0000:0000 

Bus 001 Device 001: ID

0000:0000

得到这两个值后把它定义到程序里就可以了。

注册USB驱动程序：所有的USB驱动程序都必须创建的结构体是struct

usb_driver。这个结构体必须由USB驱动程序来填写，包括许多回调函数和变量，它们向USB核心代码描述USB驱动程序。创建一个有效的struct

usb_driver结构体，只须要初始化五个字段就可以了，在框架程序中是这样的：

static struct usb_driver skel_driver

= {

    .owner =    THIS_MODULE,

    .name =        "skeleton",

   

.probe =    skel_probe,

    .disconnect =    skel_disconnect,

   

.id_table =    skel_table,

}

---