基于USB設(shè)備的Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)

圖3

圖4

這些資源中，端點(diǎn)對(duì)于USB設(shè)備有著最重要的意義，實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸就是通過(guò)對(duì)端點(diǎn)的讀寫(xiě)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)描述符來(lái)獲取這些資源。在初始化時(shí)，USB驅(qū)動(dòng)程序從設(shè)備端點(diǎn)0讀取描述符，經(jīng)過(guò)解析后保存這些資源的屬性，為傳輸數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。

由于采用了抽象的硬件資源，Linux下的USB設(shè)備管理也采用了與網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)類似的棧結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

USB Core對(duì)USB驅(qū)動(dòng)程序屏蔽了不同USB主機(jī)控制器之間的差異，使它們對(duì)于USB驅(qū)動(dòng)程序來(lái)說(shuō)具有統(tǒng)一的接口。USB驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)發(fā)送URB（USB Request Block）與USB Core交換數(shù)據(jù)，USB Core解釋URB，并將URB中包含的數(shù)據(jù)請(qǐng)求通過(guò)USB主機(jī)控制器發(fā)送給對(duì)應(yīng)的USB設(shè)備。另一方面，USB Core負(fù)責(zé)檢測(cè)USB設(shè)備的插入和拔出等事件，當(dāng)這些事件發(fā)生時(shí)，USB Core通知內(nèi)核，使內(nèi)核能夠調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序的相應(yīng)回調(diào)函數(shù)來(lái)通知驅(qū)動(dòng)程序?qū)@些事件做出響應(yīng)。

4．2 USB網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

除了必要的回調(diào)函數(shù)以外，Linux下的每一種驅(qū)動(dòng)程序都必須有初始化函數(shù)和卸載函數(shù)。初始化函數(shù)需要根據(jù)相應(yīng)的硬件設(shè)備，向內(nèi)核注冊(cè)不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，來(lái)聲明自己對(duì)該設(shè)備的支持。對(duì)于USB設(shè)備來(lái)說(shuō)，初始化函數(shù)中需要注冊(cè)struct usb_driver，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵域分別為：owner，用于內(nèi)核維護(hù)模塊使用計(jì)數(shù)；name，驅(qū)動(dòng)程序名稱；probe，設(shè)備初始化函數(shù)指針；disconnect，設(shè)備刪除函數(shù)指針；id_table，驅(qū)動(dòng)程序支持設(shè)備列表。設(shè)備列表指明該驅(qū)動(dòng)程序所支持的設(shè)備標(biāo)識(shí)，對(duì)于USB設(shè)備來(lái)說(shuō)，一般是Vendor ID和Product ID。每當(dāng)一個(gè)USB設(shè)備插入系統(tǒng)，內(nèi)核將查找現(xiàn)有的所有USB設(shè)備列表，判斷應(yīng)該調(diào)用哪個(gè)驅(qū)動(dòng)程序所注冊(cè)的probe函數(shù)來(lái)完成設(shè)備初始化。當(dāng)USB設(shè)備拔出時(shí)，相應(yīng)的disconnect函數(shù)也會(huì)被調(diào)用，來(lái)處理驅(qū)動(dòng)程序的卸載。因此，USB網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)在probe函數(shù)中初始化設(shè)備和注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)接口。在disconnect函數(shù)中注銷網(wǎng)絡(luò)接口。

probe函數(shù)的主要代碼如下：

ether_setup(netdev); //使用內(nèi)核通用的以太網(wǎng)回調(diào)函數(shù)設(shè)定hard_header等函數(shù)

SET_MODULE_OWNER(netdev); //設(shè)定模塊擁有者，用于維護(hù)使用計(jì)數(shù)

netdev->open = thu_plc_open; //設(shè)定open函數(shù)

netdev->stop = thu_plc_close; //設(shè)定stop函數(shù)

netdev->tx_timeout = thu_plc_tx_timeout; //設(shè)定超時(shí)函數(shù)

netdev->hard_start_xmit = thu_plc_start_xmit; //設(shè)定發(fā)送函數(shù)

netdev->get_stats = thu_plc_netdev_stats; //設(shè)定狀態(tài)統(tǒng)計(jì)函數(shù)

netdev->watchdog_timeo = THU_PLC_TX_TIMEOUT; //設(shè)定超時(shí)值

netdev->mtu = THU_PLC_MTU; //配置網(wǎng)絡(luò)接口的MTU

……

if(!thu_plc_config_dev(dev, intf, id)) { //配置USB網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

printk("couldn't configure the devicen");

break;

}

……

if(register_netdev(netdev) != 0) { //注冊(cè)ethernet接口

printk("couldn't register the devicen");

break;

}

……

其中thu_plc_config_dev函數(shù)用來(lái)檢測(cè)和配置USB設(shè)備。當(dāng)probe函數(shù)成功返回時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序已經(jīng)完成了USB設(shè)備的檢測(cè)和網(wǎng)絡(luò)接口的注冊(cè)。而網(wǎng)絡(luò)接口的正式啟用還需要用戶或應(yīng)用程序使能該接口。例如用戶可以使用ifconfig命令來(lái)啟用網(wǎng)絡(luò)接口。當(dāng)接口被正式啟用時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序的open回調(diào)函數(shù)被調(diào)用，由于USB設(shè)備沒(méi)有類似于硬件中斷的異步通知方式，需要主機(jī)主動(dòng)查詢是否有數(shù)據(jù)需要讀取，而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備則需要有能力來(lái)異步通知操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)包的到達(dá)，因此，在open函數(shù)中需要向USB Core發(fā)送一個(gè)讀請(qǐng)求的URB，使得當(dāng)USB設(shè)備需要將數(shù)據(jù)包輸入主機(jī)時(shí)，Linux能夠及時(shí)響應(yīng)。