前言

USB是英文"Universal Serial Bus"的縮寫，意為"通用序列匯流排"。是由Compaq(康柏)、DEC、IBM、Intel、NEC、微軟以及Northern Telecom（北方電訊）等公司於1994年11月共同提出的，主要目的就是為了解決介面標準太多的弊端。USB使用一個4針插頭作為標準插頭，並通過這個標準接頭，採用菊花瓣形式把所有外設連線起來，它採用序列方式傳輸資料，目前最大資料傳輸率為12Mbps, 支援多資料流和多個裝置並行操作，允許外設熱插拔。

目前USB介面雖然只發展了2代（USB1.0/1.1，USB2.0），但是USB綜合了一個多平臺標準的所有優點 -- 包括降低成本，增加相容性，可連線大量的外部裝置，融合先進的功能和品質。使其逐步成為PC介面標準，進入了高速發展期。

那麼對於使用Linux系統，正確支援和配置常見的USB裝置，就是其使用必不可少的關鍵一步。

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相關技術基礎

模組（驅動程式）

模組（module）是在核心空間執行的程式，實際上是一種目標物件檔案，沒有連結，不能獨立執行，但是可以裝載到系統中作為核心的一部分執行，從而可以動態擴充核心的功能。模組最主要的用處就是用來實現裝置驅動程式。

Linux下對於一個硬體的驅動，可以有兩種方式：直接載入到核心程式碼中，啟動核心時就會驅動此硬體裝置。另一種就是以模組方式，編譯生成一個.o檔案。當應用程式需要時再載入進核心空間執行。所以我們所說的一個硬體的驅動程式，通常指的就是一個驅動模組。

裝置檔案

對於一個裝置，它可以在/dev下面存在一個對應的邏輯裝置節點，這個節點以檔案的形式存在，但它不是普通意義上的檔案，它是裝置檔案，更確切的說，它是裝置節點。這個節點是通過mknod命令建立的，其中指定了主裝置號和次裝置號。主裝置號表明了某一類裝置，一般對應著確定的驅動程式；次裝置號一般是區分不同屬性，例如不同的使用方法，不同的位置，不同的操作。這個裝置號是從/proc/devices檔案中獲得的，所以一般是先有驅動程式在核心中，才有裝置節點在目錄中。這個裝置號（特指主裝置號）的主要作用，就是宣告裝置所使用的驅動程式。驅動程式和裝置號是一一對應的，當你開啟一個裝置檔案時，作業系統就已經知道這個裝置所對應的驅動程式。

SCSI 裝置

SCSI是有別於IDE的一個計算機標準介面。現在大部分平板式掃描器、CD-R燒錄機、MO光磁碟機等漸漸趨向使用SCSI介面，加之SCSI又能提供一個高速傳送通道，所以，接觸到SCSI裝置的使用者會越來越多。Linux支援很多種的SCSI裝置，例如：SCSI硬碟、SCSI光碟機、SCSI磁帶機。更重要的是，Linux提供了IDE裝置對SCSI的模擬（ide-scsi.o模組），我們通常會就把IDE光碟機模擬為SCSI光碟機進行訪問。因為在Linux中很多軟體都只能操作SCSI光碟機。例如大多數燒錄軟體、一些媒體播放軟體。通常我們的USB儲存裝置，也模擬為SCSI硬碟而進行訪問。

Linux硬體驅動架構

對於一個硬體，Linux是這樣來進行驅動的：首先，我們必須提供一個.o的驅動模組檔案（這裡我們只說明模組方式，其實核心方式是類似的）。我們要使用這個驅動程式，首先要載入執行它（insmod *.o）。這樣驅動就會根據自己的型別（字元裝置型別或塊裝置型別，例如滑鼠就是字元裝置而硬碟就是塊裝置）向系統註冊，註冊成功系統會反饋一個主裝置號，這個主裝置號就是系統對它的唯一標識（例如硬碟塊裝置在/proc/devices中顯示的主裝置號為3 ，我們用ls -l /dev/had看到的主裝置就肯定是3）。驅動就是根據此主裝置號來建立一個一般放置在/dev目錄下的裝置檔案（mknod命令用來建立它，它必須用主裝置號這個引數）。在我們要訪問此硬體時，就可以對裝置檔案通過open、read、write等命令進行。而驅動就會接收到相應的read、write操作而根據自己的模組中的相應函式進行了。

其中還有幾個比較有關係的東西：一個是/lib/modules/2.4.XX目錄，它下面就是針對當前核心版本的模組。只要你的模組依賴關係正確（可以通過depmod設定），你就可以通過modprobe 命令載入而不需要知道具體模組檔案位置。 另一個是/etc/modules.conf檔案，它定義了一些常用裝置的別名。系統就可以在需要此裝置支援時，正確尋找驅動模組。例如alias eth0 e100，就代表第一塊網絡卡的驅動模組為e100.o。他們的關係圖如下：

配置USB裝置

核心中配置.

要啟用 Linux USB 支援，首先進入"USB support"節並啟用"Support for USB"選項（對應模組為usbcore.o）。儘管這個步驟相當直觀明瞭，但接下來的 Linux USB 設定步驟則會讓人感到糊塗。特別地，現在需要選擇用於系統的正確 USB 主控制器驅動程式。選項是"EHCI" （對應模組為ehci-hcd.o）、"UHCI" （對應模組為usb-uhci.o）、"UHCI (alternate driver)"和"OHCI" （對應模組為usb-ohci.o）。這是許多人對 Linux 的 USB 開始感到困惑的地方。

要理解"EHCI"及其同類是什麼，首先要知道每塊支援插入 USB 裝置的主機板或 PCI 卡都需要有 USB 主控制器晶片組。這個特別的晶片組與插入系統的 USB 裝置進行相互操作，並負責處理允許 USB 裝置與系統其它部分通訊所必需的所有低層次細節。

Linux USB 驅動程式有三種不同的 USB 主控制器選項是因為在主機板和 PCI 卡上有三種不同型別的 USB 晶片。"EHCI"驅動程式設計成為實現新的高速 USB 2.0 協議的晶片提供支援。"OHCI"驅動程式用來為非 PC 系統上的（以及帶有 SiS 和 ALi 晶片組的 PC 主機板上的）USB 晶片提供支援。"UHCI"驅動程式用來為大多數其它 PC 主機板（包括 Intel 和 Via）上的 USB 實現提供支援。只需選擇與希望啟用的 USB 支援的型別對應的"?HCI"驅動程式即可。如有疑惑，為保險起見，可以啟用"EHCI"、"UHCI" （兩者中任選一種，它們之間沒有明顯的區別）和"OHCI"。（ 趙明注：根據文件，EHCI已經包含了UHCI和OHCI，但目前就我個人的測試，單獨加EHCI是不行的，通常我的做法是根據主機板型別載入UHCI或OHCI後，再載入EHCI這樣才可以支援USB2.0裝置）。

啟用了"USB support"和適當的"?HCI"USB 主控制器驅動程式後，使 USB 啟動並執行只需再進行幾個步驟。應該啟用"Preliminary USB device filesystem"，然後確保啟用所有特定於將與 Linux 一起使用的實際 USB 外圍裝置的驅動程式。例如，為了啟用對 USB 遊戲控制器的支援，我啟用了"USB Human Interface Device (full HID) support"。我還啟用了主"Input core support" 節下的"Input core support"和"Joystick support"。

一旦用新的已啟用 USB 的核心重新引導後，若/proc/bus/usb下沒有相應USB裝置資訊，應輸入以下命令將 USB 裝置檔案系統手動掛裝到 /proc/bus/usb：

# mount -t usbdevfs none /proc/bus/usb

為了在系統引導時自動掛裝 USB 裝置檔案系統，請將下面一行新增到 /etc/fstab 中的 /proc 掛裝行之後：

none /proc/bus/usb usbdevfs defaults 0 0

模組的配置方法.

在很多時候，我們的USB裝置驅動並不包含在核心中。其實我們只要根據它所需要使用的模組，逐一載入。就可以使它啟作用。

首先要確保在核心編譯時以模組方式選擇了相應支援。這樣我們就應該可以在/lib/modules/2.4.XX目錄看到相應.o檔案。在載入模組時，我們只需要執行modprobe xxx.o就可以了（modprobe主要載入系統已經通過depmod登記過的模組，insmod一般是針對具體.o檔案進行載入）

對應USB裝置下面一些模組是關鍵的。

相關模組

注意kernel config其中一項：

	Probe all LUNs on each SCSI device

最好選上，要不某些同時支援多個口的讀卡器只能顯示一個。若模組方式就要帶引數安裝或提前在/etc/modules.conf中加入以下項，來支援多個LUN。

	add options scsi_mod max_scsi_luns=9

常見USB裝置及其配置

在Linux 2.4的核心中已經支援不下20種裝置。它支援幾乎所有的通用裝置如鍵盤、滑鼠、modem、印表機等，並不斷地新增廠商新的裝置象數碼相機、MP3、網絡卡等。下面就是幾個最常見裝置的介紹和使用方法：

USB滑鼠：

鍵盤和滑鼠屬於低速的輸入裝置，對於已經為使用者認可的PS/2介面，USB鍵盤和USB滑鼠似乎並沒有太多更優越的地方。現在的大部分滑鼠採用了PS/2介面，不過USB介面的滑鼠也越來越多，兩者相比，各有優勢：一般來說，USB的滑鼠介面的頻寬大於PS/2滑鼠，也就是說在同樣的時間內，USB滑鼠掃描次數就要多於PS/2滑鼠，這樣在定位上USB滑鼠就更為精確；同時USB介面滑鼠的預設取樣率也比較高，達到125HZ，而PS/2介面的滑鼠僅有40HZ（Windows 9x/Me）或是60HZ（Windows NT/2000）。

對於USB裝置你當然必須先插入相應的USB控制器模組：usb-uhci.o或usb-ohci.o

	modprobe usb-uhci

USB滑鼠為了使其正常工作，您必須先插入模組usbmouse.o和mousedev.o

	modprobe usbmouse
	modprobe mousedev

若你把HID input layer支援和input core 支援也作為模組方式安裝，那麼啟動hid模組和input模組也是必要的。

	modprobe hid
	modprobe input

USB鍵盤：

一般的，我們現在使用的鍵盤大多是PS/2的，USB鍵盤還比較少見，但是下來的發展，鍵盤將向USB介面靠攏。使用USB鍵盤基本上沒有太多的要求，只需在主機板的BIOS設定對USB鍵盤的支援，就可以在各系統中完全無障礙的使用，而且更可以真正做到在即插即用和熱插拔使用,並能提供兩個USB連線埠：讓您可以輕易地直接將具有USB接頭的裝置接在您的鍵盤上，而非計算機的後面。

同樣你當然必須先插入相應的USB控制器模組：usb-uhci.o或usb-ohci.o

	modprobe usb-uhci

然後您還必須插入鍵盤模組usbkbd.o，以及keybdev.o，這樣usb鍵盤才能夠正常工作。此時，執行的系統命令：

modprobe usbkbd
modprobe keybdev

同樣若你把HID input layer支援和input core 支援也作為模組方式安裝，那麼啟動hid模組和input模組也是必要的。

U盤和USB讀卡器：

數碼儲存裝置現在對我們來說已經是相當普遍的了。CF卡、SD卡、Memory Stick等儲存卡已經遍及我們的身邊，通常，他們的讀卡器都是USB介面的。另外，很多MP3、數碼相機也都是USB介面和計算機進行資料傳遞。更我們的U盤、USB硬碟，作為移動儲存裝置，已經成為我們的必須裝備。

在Linux下這些裝置通常都是以一種叫做usb-storage的方式進行驅動。要使用他們必須載入此模組

	modprobe usb-storage

當然，usbcore.o 和usb-uhci.o或usb-ohci也肯定是不可缺少的。另外，若你係統中SCSI支援也是模組方式，那麼下面的模組也要載入

	modprobe scsi_mod
	modprobe sd_mod

在載入完這些模組後，我們插入U盤或儲存卡，就會發現系統中多了一個SCSI硬碟，通過正確地mount它，就可以使用了（SCSI硬碟一般為/dev/sd?，可參照文章後面的常見問題解答）。

	mount /dev/sda1 /mnt

Linux支援的其他USB裝置。

MODEM--（比較常見）

網路裝置

攝像頭--（比較常見）例如ov511.o

聯機線--可以讓你的兩臺電腦用USB線實現網路功能。usbnet.o

顯示器--（我沒見過）

遊戲杆

電視盒--（比較常見）

手寫板--（比較常見）

掃描器--（比較常見）

燒錄機--（比較常見）

印表機--（比較常見）

注意：上面所說的每個驅動模組，並不是都要手動載入，有很多系統會在啟動或你的應用需要時自動載入的，寫明這些模組，是便於你在不能夠使用USB裝置時，可以自行檢查。只要用lsmod確保以上模組已經被系統載入，你的裝置就應該可以正常工作了。當然注意有些模組已經以核心方式在kernel啟動時存在了（這些模組檔案在/lib/modules/2.4.XX中是找不到的）。

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最常遇見的USB問題

1. 有USB裝置的系統安裝完redhat 7.3啟動宕機問題

   有USB裝置，當你剛裝完redhat 7.3第一次啟動時，總會死掉。主要原因是Linux在安裝時探測到有usb-uhci和ehci-hcd兩個控制器，但在啟動時，載入完usb-uhci再載入ehci-hcd就會有衝突。分析認為redhat7.3系統核心在支援USB2.0標準上存在問題。在其他版本的Linux中均不存在此問題。

   解決辦法：在lilo或grub啟動時用命令列傳遞引數init=/sbin/init。這樣在啟動後就不執行其他服務而直接啟動shell。然後執行 
   mount -o remount,rw / 使/ 可寫，init直接啟動的系統預設只mount /為只讀 
   然後vi /etc/modules.config檔案 
   刪除alias usb-controller1 ehci-hcd一行。或前面加#註釋掉 
   然後mount -o remount,ro / 使/ 只讀，避免直接關機破壞檔案系統 
   然後就可以按Ctrl-Alt-Delete直接重啟了 
   或許，你有更簡單的辦法：換USB鍵盤和滑鼠為PS2介面，啟動後修改/etc/modules.config檔案。

2. 我們已經知道U盤在Linux中會模擬為SCSI裝置去訪問，可怎麼知道它對應那個SCSI裝置呢？

   方法1：推測。通常你第一次插入一個SCSI裝置，它就是sda，第二個就是sdb以此類推。你啟動Linux插入一個U盤，就試試sda，換了一個就可能是sdb。這裡注意兩個特例：1） 你用的是聯想U盤，它可能存在兩個裝置區（一個用於加密或啟動電腦），這樣就可能一次用掉兩個sda、sdb，換個U盤就是sdc、sdd。2） 聯想數碼電腦中，可能已經有了六合一讀卡器。它同樣也是USB儲存裝置。它會佔掉一個或兩個SCSI裝置號。

   方法2：看資訊。其實，只要你提前把usb-storage.o、scsi_mod.o、sd_mod.o模組載入（直接在kernel中也可以）了，在你插入和拔出U盤時，系統會自動打出資訊如下：

   SCSI device sda: 60928 512-byte hdwr sectors ( 31 MB )
   sda: Write Protect is on

   根據此資訊，你就知道它在sda上了。當然，可能你的系統資訊級別比較高，上述資訊可能沒有打出，這時候你只要tail /var/log/messages就可以看到了。

   方法3：同樣，cat /proc/partitions也可以看到分割槽資訊，其中sd?就是U盤所對應的了。若根本沒有sd裝置，就要檢查你的SCSI模組和usb-storage模組是否正確載入了。

3. 在使用U盤或儲存卡時，我該mount /dev/sda還是/dev/sda1呢？

   這是一個歷史遺留問題。儲存卡最初尺寸很小，很多廠商在使用時，就直接使用儲存，不含有分割槽表資訊。而隨著儲存卡尺寸的不斷擴大，它也就引入了類似硬碟分割槽的概念。例如/dev/hda你可以分成主分割槽hda1、hda2擴充套件分割槽hda3，然後把擴充套件分割槽hda3又分為邏輯分割槽hda5、hda6、hda7等。這樣，通常的U盤就被分成一個分割槽sda1，類似把硬碟整個分割槽分成一個主分割槽hda1。實際上，我們完全可以通過fdisk /dev/sda對儲存卡進行完全類似硬碟的分割槽方式分成sda1、sda2甚至邏輯分割槽sda5、sda6。實際上，對USB硬碟目前你的確需要這樣，因為它通常都是多少G的容量。而且通常，它裡面就是筆記本硬碟。

   一個好玩的問題。你在Linux下用fdisk /dev/sda 對U盤進行了多分割槽，這時候到windows下，你會發現怎麼找，怎麼格式化，U盤都只能找到第一個分割槽大小尺寸，而且使用看不出任何問題。這主要是windows驅動對U盤都只支援一個分割槽的緣故。你是不是可以利用它來進行一些檔案的隱藏和保護？你是不是可以和某些人沒玩過Linux的人開些玩笑：你的U盤容量變小了J。

   現在較多的數碼裝置也和windows一樣，是把所有U盤容量分為一個，所以在對待U盤的時候，通常你mount的是sda1。但對於某些特殊的數碼裝置格式化的U盤或儲存卡（目前我發現的是一款聯想的支援模擬USB軟盤的U盤和我的一個數碼相機），你就要mount /dev/sda。因為它根本就沒分割槽表（若mount /dev/sda1通常的效果是死掉）。其實，這些資訊，只要你注意了/proc/partitions檔案，都應該注意到的。

4. 每次插入U盤，都要尋找對應裝置檔名，都要手動mount，我能不能做到象windows那樣插入就可以使用呢。

   當然可以，不過你需要做一些工作。我這裡只提供一些資訊幫助你去嘗試完成設定：Linux核心提供了一種叫hotplug支援的東西，它可以讓你係統在PCI裝置、USB等裝置插拔時做一些事情。而automount 功能可以使你的軟碟機、光碟等裝置的分割槽自動掛載和自動解除安裝。你甚至可以在KDE桌面中建立相應的圖示，方便你操作。具體設定方法就要你自己去嘗試了。反正我使用Linux已經麻木了，不就是敲一行命令嘛。

USB骨架程式（usb-skeleton），是USB驅動程式的基礎，通過對它原始碼的學習和理解，可以使我們迅速地瞭解USB驅動架構，迅速地開發我們自己的USB硬體的驅動。

前言

在上篇《 Linux下的硬體驅動--USB裝置（上）（驅動配製部分）》中，我們知道了在Linux下如何去使用一些最常見的USB裝置。但對於做系統設計的程式設計師來說，這是遠遠不夠的，我們還需要具有驅動程式的閱讀、修改和開發能力。在此下篇中，就是要通過簡單的USB驅動的例子，隨您一起進入USB驅動開發的世界。

USB驅動開發

在掌握了USB裝置的配置後，對於程式設計師，我們就可以嘗試進行一些簡單的USB驅動的修改和開發了。這一段落，我們會講解一個最基礎USB框架的基礎上，做兩個小的USB驅動的例子。

USB骨架

在Linux kernel原始碼目錄中driver/usb/usb-skeleton.c為我們提供了一個最基礎的USB驅動程式。我們稱為USB骨架。通過它我們僅需要修改極少的部分，就可以完成一個USB裝置的驅動。我們的USB驅動開發也是從她開始的。

那些linux下不支援的USB裝置幾乎都是生產廠商特定的產品。如果生產廠商在他們的產品中使用自己定義的協議，他們就需要為此裝置建立特定的驅動程式。當然我們知道，有些生產廠商公開他們的USB協議，並幫助Linux驅動程式的開發，然而有些生產廠商卻根本不公開他們的USB協議。因為每一個不同的協議都會產生一個新的驅動程式，所以就有了這個通用的USB驅動骨架程式， 它是以pci 骨架為模板的。

如果你準備寫一個linux驅動程式，首先要熟悉USB協議規範。USB主頁上有它的幫助。一些比較典型的驅動可以在上面發現，同時還介紹了USB urbs的概念，而這個是usb驅動程式中最基本的。

Linux USB 驅動程式需要做的第一件事情就是在Linux USB 子系統裡註冊，並提供一些相關資訊，例如這個驅動程式支援那種裝置，當被支援的裝置從系統插入或拔出時，會有哪些動作。所有這些資訊都傳送到USB 子系統中，在usb骨架驅動程式中是這樣來表示的：

static struct usb_driver skel_driver = {
     name:        "skeleton",
     probe:       skel_probe,
     disconnect:  skel_disconnect,
     fops:        &skel_fops,
     minor:       USB_SKEL_MINOR_BASE,
     id_table:    skel_table,
};

變數name是一個字串，它對驅動程式進行描述。probe 和disconnect 是函式指標，當裝置與在id_table 中變數資訊匹配時，此函式被呼叫。

fops和minor變數是可選的。大多usb驅動程式鉤住另外一個驅動系統，例如SCSI，網路或者tty子系統。這些驅動程式在其他驅動系統中註冊，同時任何使用者空間的互動操作通過那些介面提供，比如我們把SCSI裝置驅動作為我們USB驅動所鉤住的另外一個驅動系統，那麼我們此USB裝置的read、write等操作，就相應按SCSI裝置的read、write函式進行訪問。但是對於掃描器等驅動程式來說，並沒有一個匹配的驅動系統可以使用，那我們就要自己處理與使用者空間的read、write等互動函式。Usb子系統提供一種方法去註冊一個次裝置號和file_operations函式指標，這樣就可以與使用者空間實現方便地互動。

USB骨架程式的關鍵幾點如下：

1. USB驅動的註冊和登出

   Usb驅動程式在註冊時會發送一個命令給usb_register，通常在驅動程式的初始化函式裡。

   當要從系統解除安裝驅動程式時，需要登出usb子系統。即需要usb_unregister 函式處理：

   static void __exit usb_skel_exit(void) { /* deregister this driver with the USB subsystem */ usb_deregister(&skel_driver); } module_exit(usb_skel_exit);

   
   

   當usb裝置插入時，為了使linux-hotplug（Linux中PCI、USB等裝置熱插拔支援）系統自動裝載驅動程式，你需要建立一個MODULE_DEVICE_TABLE。程式碼如下（這個模組僅支援某一特定裝置）：

   /* table of devices that work with this driver */ static struct usb_device_id skel_table [] = { { USB_DEVICE(USB_SKEL_VENDOR_ID, USB_SKEL_PRODUCT_ID) }, { } /* Terminating entry */ }; MODULE_DEVICE_TABLE (usb, skel_table);

   
   

   USB_DEVICE巨集利用廠商ID和產品ID為我們提供了一個裝置的唯一標識。當系統插入一個ID匹配的USB裝置到USB匯流排時，驅動會在USB core中註冊。驅動程式中probe 函式也就會被呼叫。usb_device 結構指標、介面號和介面ID都會被傳遞到函式中。

   static void * skel_probe(struct usb_device *dev, unsigned int ifnum, const struct usb_device_id *id)

   
   

   驅動程式需要確認插入的裝置是否可以被接受，如果不接受，或者在初始化的過程中發生任何錯誤，probe函式返回一個NULL值。否則返回一個含有裝置驅動程式狀態的指標。通過這個指標，就可以訪問所有結構中的回撥函式。

   在骨架驅動程式裡，最後一點是我們要註冊devfs。我們建立一個緩衝用來儲存那些被髮送給usb裝置的資料和那些從裝置上接受的資料，同時USB urb 被初始化，並且我們在devfs子系統中註冊裝置，允許devfs使用者訪問我們的裝置。註冊過程如下：

   /* initialize the devfs node for this device and register it */ sprintf(name, "skel%d", skel->minor); skel->devfs = devfs_register (usb_devfs_handle, name, DEVFS_FL_DEFAULT, USB_MAJOR, USB_SKEL_MINOR_BASE + skel->minor, S_IFCHR | S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH, &skel_fops, NULL);

   
   

   如果devfs_register函式失敗，不用擔心，devfs子系統會將此情況報告給使用者。

   當然最後，如果裝置從usb匯流排拔掉，裝置指標會呼叫disconnect 函式。驅動程式就需要清除那些被分配了的所有私有資料、關閉urbs，並且從devfs上登出調自己。

   /* remove our devfs node */ devfs_unregister(skel->devfs);

   
   

   現在，skeleton驅動就已經和裝置繫結上了，任何使用者態程式要操作此裝置都可以通過file_operations結構所定義的函式進行了。首先，我們要open此裝置。在open函式中MODULE_INC_USE_COUNT 巨集是一個關鍵，它的作用是起到一個計數的作用，有一個使用者態程式開啟一個裝置，計數器就加一，例如，我們以模組方式加入一個驅動，若計數器不為零，就說明仍然有使用者程式在使用此驅動，這時候，你就不能通過rmmod命令解除安裝驅動模組了。

   /* increment our usage count for the module */ MOD_INC_USE_COUNT; ++skel->open_count; /* save our object in the file's private structure */ file->private_data = skel;

   
   

   當open完裝置後，read、write函式就可以收、發資料了。

2. skel的write、和read函式

   他們是完成驅動對讀寫等操作的響應。

   在skel_write中，一個FILL_BULK_URB函式，就完成了urb 系統callbak和我們自己的skel_write_bulk_callback之間的聯絡。注意skel_write_bulk_callback是中斷方式，所以要注意時間不能太久，本程式中它就只是報告一些urb的狀態等。

   read 函式與write 函式稍有不同在於：程式並沒有用urb 將資料從裝置傳送到驅動程式，而是我們用usb_bulk_msg 函式代替，這個函式能夠不需要建立urbs 和操作urb函式的情況下，來發送資料給裝置，或者從裝置來接收資料。我們呼叫usb_bulk_msg函式並傳提一個儲存空間，用來緩衝和放置驅動收到的資料，若沒有收到資料，就失敗並返回一個錯誤資訊。

3. usb_bulk_msg函式

   當對usb裝置進行一次讀或者寫時，usb_bulk_msg 函式是非常有用的; 然而, 當你需要連續地對裝置進行讀/寫時，建議你建立一個自己的urbs，同時將urbs 提交給usb子系統。

4. skel_disconnect函式

   當我們釋放裝置檔案控制代碼時，這個函式會被呼叫。MOD_DEC_USE_COUNT巨集會被用到（和MOD_INC_USE_COUNT剛好對應，它減少一個計數器），首先確認當前是否有其它的程式正在訪問這個裝置，如果是最後一個使用者在使用，我們可以關閉任何正在發生的寫，操作如下：

   /* decrement our usage count for the device */ --skel->open_count; if (skel->open_count <= 0) { /* shutdown any bulk writes that might be going on */ usb_unlink_urb (skel->write_urb); skel->open_count = 0; } /* decrement our usage count for the module */ MOD_DEC_USE_COUNT;

   
   

   最困難的是，usb 裝置可以在任何時間點從系統中取走，即使程式目前正在訪問它。usb驅動程式必須要能夠很好地處理解決此問題，它需要能夠切斷任何當前的讀寫，同時通知使用者空間程式：usb裝置已經被取走。

   如果程式有一個開啟的裝置控制代碼，在當前結構裡，我們只要把它賦值為空，就像它已經消失了。對於每一次裝置讀寫等其它函式操作，我們都要檢查usb_device結構是否存在。如果不存在，就表明裝置已經消失，並返回一個-ENODEV錯誤給使用者程式。當最終我們呼叫release 函式時，在沒有檔案開啟這個裝置時，無論usb_device結構是否存在、它都會清空skel_disconnect函式所作工作。

   Usb 骨架驅動程式，提供足夠的例子來幫助初始人員在最短的時間裡開發一個驅動程式。更多資訊你可以到linux usb開發新聞組去尋找。

U盤、USB讀卡器、MP3、數碼相機驅動

對於一款windows下用的很爽的U盤、USB讀卡器、MP3或數碼相機，可能Linux下卻不能支援。怎麼辦？其實不用傷心，也許經過一點點的工作，你就可以很方便地使用它了。通常是此U盤、USB讀卡器、MP3或數碼相機在WindowsXP中不需要廠商專門的驅動就可以識別為移動儲存裝置，這樣的裝置才能保證成功，其他的就看你的運氣了。

USB儲存裝置，他們的read、write等操作都是通過上章節中提到的鉤子，把自己的操作鉤到SCSI裝置上去的。我們就不需要對其進行具體的資料讀寫處理了。

第一步：我們通過cat /proc/bus/usb/devices得到當前系統探測到的USB總線上的裝置資訊。它包括Vendor、ProdID、Product等。下面是我買的一款雜牌CF卡讀卡器插入後的資訊片斷：

T: Bus=01 Lev=01 Prnt=01 Port=01 Cnt=02 Dev#= 5 Spd=12 MxCh= 0 
D: Ver= 1.10 Cls=00(>ifc ) Sub=00 Prot=00 MxPS=8 #Cfgs= 1 
P: Vendor=07c4 ProdID=a400 Rev= 1.13 
S: Manufacturer=USB 
S: Product=Mass Storage 
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=80 MxPwr=70mA 
I: If#= 0 Alt= 0 #EPs= 2 Cls=08(vend.) Sub=06 Prot=50 Driver=usb-storage 
E: Ad=81(I) Atr=02(Bulk) MxPS= 64 Ivl= 0ms
E: Ad=02(O) Atr=02(Bulk) MxPS= 64 Ivl= 0ms

其中，我們最關心的是Vendor=07c4 ProdID=a400和Manufacturer=USB（果然是雜牌，廠商名都看不到）Product= Mass Storage。

對於這些移動儲存裝置，我們知道Linux下都是通過usb-storage.o驅動模擬成scsi裝置去支援的，之所以不支援，通常是usb-storage驅動未包括此廠商識別和產品識別資訊（在類似skel_probe的USB最初探測時被遮蔽了）。對於USB儲存裝置的硬體訪問部分，通常是一致的。所以我們要支援它，僅需要修改usb-storage中關於廠商識別和產品識別列表部分。

第二部，開啟drivers/usb/storage/unusual_devs.h檔案，我們可以看到所有已知的產品登記表，都是以UNUSUAL_DEV（idVendor, idProduct, bcdDeviceMin, bcdDeviceMax, vendor_name, product_name, use_protocol, use_transport, init_function, Flags）方式登記的。其中相應的涵義，你就可以根據命名來判斷了。所以只要我們如下填入我們自己的註冊，就可以讓usb-storage驅動去認識和發現它。

UNUSUAL_DEV(07c4, a400, 0x0000, 0xffff, 
" USB ", " Mass Storage ", 
US_SC_SCSI, US_PR_BULK, NULL, 
US_FL_FIX_INQUIRY | US_FL_START_STOP |US_FL_MODE_XLATE )

注意：新增以上幾句的位置，一定要正確。比較發現，usb-storage驅動對所有註冊都是按idVendor, idProduct數值從小到大排列的。我們也要放在相應位置。

最後，填入以上資訊，我們就可以重新編譯生成核心或usb-storage.o模組。這時候插入我們的裝置就可以跟其他U盤一樣作為SCSI裝置去訪問了。

鍵盤飛梭支援

目前很多鍵盤都有飛梭和手寫板，下面我們就嘗試為一款鍵盤飛梭加入一個驅動。在通常情況，當我們插入USB介面鍵盤時，在/proc/bus/usb/devices會看到多個USB裝置。比如：你的USB鍵盤上的飛梭會是一個，你的手寫板會是一個，若是你的USB鍵盤有USB擴充套件連線埠，也會看到。

下面是具體看到的資訊

T:  Bus=02 Lev=00 Prnt=00 Port=00 Cnt=00 Dev#=  1 Spd=12  MxCh= 2
B:  Alloc= 11/900 us ( 1%), #Int=  1, #Iso=  0
D:  Ver= 1.00 Cls=09(hub  ) Sub=00 Prot=00 MxPS= 8 #Cfgs=  1
P:  Vendor=0000 ProdID=0000 Rev= 0.00
S:  Product=USB UHCI Root Hub
S:  SerialNumber=d800
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=40 MxPwr=  0mA
I:  If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=09(hub  ) Sub=00 Prot=00 Driver=hub
E:  Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS=   8 Ivl=255ms
T:  Bus=02 Lev=01 Prnt=01 Port=01 Cnt=01 Dev#=  3 Spd=12  MxCh= 3
D:  Ver= 1.10 Cls=09(hub  ) Sub=00 Prot=00 MxPS= 8 #Cfgs=  1
P:  Vendor=07e4 ProdID=9473 Rev= 0.02
S:  Manufacturer=ALCOR
S:  Product=Movado USB Keyboard
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=e0 MxPwr=100mA
I:  If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=09(hub  ) Sub=00 Prot=00 Driver=hub
E:  Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS=   1 Ivl=255ms

找到相應的資訊後就可開始工作了。實際上，飛梭的定義和鍵盤鍵碼通常是一樣的，所以我們參照drivers/usb/usbkbd..c程式碼進行一些改動就可以了。因為沒能拿到相應的硬體USB協議，我無從知道飛梭在按下時通訊協議眾到底發什麼，我只能把它的資訊打出來進行分析。幸好，它比較簡單，在下面程式碼的usb_kbd_irq函式中if(kbd->new[0] == (char)0x01)和if(((kbd->new[1]>>4)&0x0f)!=0x7)就是判斷飛梭左旋。usb_kbd_irq函式就是鍵盤中斷響應函式。他的掛接，就是在usb_kbd_probe函式中

FILL_INT_URB(&kbd->irq, dev, pipe, kbd->new, maxp > 8 ? 8 : maxp,
		usb_kbd_irq, kbd, endpoint->bInterval);

從usb骨架中我們知道，usb_kbd_probe函式就是在USB裝置被系統發現是執行的。其他部分就都不是關鍵了。你可以根據具體的探測值（Vendor=07e4 ProdID=9473等）進行一些修改就可以了。值得一提的是，在鍵盤中斷中，我們的做法是收到USB飛梭訊息後，把它模擬成左方向鍵和右方向鍵，在這裡，就看你想怎麼去響應它了。當然你也可以響應模擬成F14、F15等擴充套件鍵碼。

在瞭解了此基本的驅動後，對於一個你已經拿到通訊協議的鍵盤所帶手寫板，你就應該能進行相應驅動的開發了吧。

程式見附錄1： 鍵盤飛梭驅動。

使用此驅動要注意的問題：在載入此驅動時你必須先把hid裝置解除安裝，載入完usbhkey.o模組後再載入hid.o。因為若hid存在，它的probe會遮蔽系統去利用我們的驅動發現我們的裝置。其實，飛梭本來就是一個hid裝置，正確的方法，或許你應該修改hid的probe函式，然後把我們的驅動融入其中。

參考資料

1. 《LINUX裝置驅動程式》 
   ALESSANDRO RUBINI著 
   LISOLEG 譯 
2. 《Linux系統分析與高階程式設計技術》 
   周巍鬆 編著 
3. Linux Kernel-2.4.20原始碼和文件說明 

附錄1：鍵盤飛梭驅動

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/usb.h>
#include <linux/kbd_ll.h>
/*
 * Version Information
 */
#define DRIVER_VERSION ""
#define DRIVER_AUTHOR "TGE HOTKEY "
#define DRIVER_DESC "USB HID Tge hotkey driver"
#define USB_HOTKEY_VENDOR_ID 0x07e4
#define USB_HOTKEY_PRODUCT_ID 0x9473
//廠商和產品ID資訊就是/proc/bus/usb/devices中看到的值
MODULE_AUTHOR( DRIVER_AUTHOR );
MODULE_DESCRIPTION( DRIVER_DESC );
struct usb_kbd {
	struct input_dev dev;
	struct usb_device *usbdev;
	unsigned char new[8];
	unsigned char old[8];
	struct urb irq, led;
//	devrequest dr;     
//這一行和下一行的區別在於kernel2.4.20版本對usb_kbd鍵盤結構定義發生了變化
      struct usb_ctrlrequest dr;
	unsigned char leds, newleds;
	char name[128];
	int open;
};
//此結構來自核心中drivers/usb/usbkbd..c
static void usb_kbd_irq(struct urb *urb)
{
	struct usb_kbd *kbd = urb->context;
        int *new;
        new = (int *) kbd->new;
	if(kbd->new[0] == (char)0x01)
	{
		if(((kbd->new[1]>>4)&0x0f)!=0x7)
		{
handle_scancode(0xe0,1);
handle_scancode(0x4b,1);
                handle_scancode(0xe0,0);
                handle_scancode(0x4b,0);
		}
		else
		{
				handle_scancode(0xe0,1);
                handle_scancode(0x4d,1);
                handle_scancode(0xe0,0);
                handle_scancode(0x4d,0);
		}
	}
	
	
	printk("new=%x %x %x %x %x %x %x %x",
		kbd->new[0],kbd->new[1],kbd->new[2],kbd->new[3],
		kbd->new[4],kbd->new[5],kbd->new[6],kbd->new[7]); 
		
}
static void *usb_kbd_probe(struct usb_device *dev, unsigned int ifnum,
                           const struct usb_device_id *id)
{
	struct usb_interface *iface;
        struct usb_interface_descriptor *interface;
	struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;
        struct usb_kbd *kbd;
        int  pipe, maxp;
	iface = &dev->actconfig->interface[ifnum];
        interface = &iface->altsetting[iface->act_altsetting];
	if ((dev->descriptor.idVendor != USB_HOTKEY_VENDOR_ID) ||
		(dev->descriptor.idProduct != USB_HOTKEY_PRODUCT_ID) ||
		(ifnum != 1))
	{
		return NULL;
	}
	if (dev->actconfig->bNumInterfaces != 2)
	{
		return NULL;	
	}
	if (interface->bNumEndpoints != 1) return NULL;
        endpoint = interface->endpoint + 0;
        pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);
        maxp = usb_maxpacket(dev, pipe, usb_pipeout(pipe));
        usb_set_protocol(dev, interface->bInterfaceNumber, 0);
        usb_set_idle(dev, interface->bInterfaceNumber, 0, 0);
	printk(KERN_INFO "GUO: Vid = %.4x, Pid = %.4x, Device = %.2x, ifnum = %.2x, bufCount = %.8x\\n",
	dev->descriptor.idVendor,dev->descriptor.idProduct,dev->descriptor.bcdDevice, ifnum, maxp);
        if (!(kbd = kmalloc(sizeof(struct usb_kbd), GFP_KERNEL))) return NULL;
        memset(kbd, 0, sizeof(struct usb_kbd));
        kbd->usbdev = dev;
        FILL_INT_URB(&kbd->irq, dev, pipe, kbd->new, maxp > 8 ? 8 : maxp,
		usb_kbd_irq, kbd, endpoint->bInterval);
	kbd->irq.dev = kbd->usbdev;
	if (dev->descriptor.iManufacturer)
                usb_string(dev, dev->descriptor.iManufacturer, kbd->name, 63);
	if (usb_submit_urb(&kbd->irq)) {
                kfree(kbd);
                return NULL;
        }
	
	printk(KERN_INFO "input%d: %s on usb%d:%d.%d\\n",
                 kbd->dev.number, kbd->name, dev->bus->busnum, dev->devnum, ifnum);
        return kbd;
}
static void usb_kbd_disconnect(struct usb_device *dev, void *ptr)
{
	struct usb_kbd *kbd = ptr;
        usb_unlink_urb(&kbd->irq);
        kfree(kbd);
}
static struct usb_device_id usb_kbd_id_table [] = {
	{ USB_DEVICE(USB_HOTKEY_VENDOR_ID, USB_HOTKEY_PRODUCT_ID) },
	{ }						/* Terminating entry */
};
MODULE_DEVICE_TABLE (usb, usb_kbd_id_table);
static struct usb_driver usb_kbd_driver = {
	name:		"Hotkey",
	probe:		usb_kbd_probe,
	disconnect:	usb_kbd_disconnect,
	id_table:	usb_kbd_id_table,
	NULL,
};
static int __init usb_kbd_init(void)
{
	usb_register(&usb_kbd_driver);
	info(DRIVER_VERSION ":" DRIVER_DESC);
	return 0;
}
static void __exit usb_kbd_exit(void)
{
	usb_deregister(&usb_kbd_driver);
}
module_init(usb_kbd_init);
module_exit(usb_kbd_exit);

關於作者

	趙明，聯想軟體設計中心嵌入式研發處系統設計工程師，一直致力於WinCE、WinXPE、Linux等嵌入式系統研究。您可以通過 [email protected]與他聯絡。