USB设备可由许多不同的逻辑单元组成,实际上,也就是这三种逻辑单元组合而成的。Linux内核中的USB代码一般要用URB (usbrequst block)与USB设备通信。URB用struct urb结构体描述,它能以一种异步的方式往/从特定的USB端点发送/接收数据。USB设备驱动程序可能会为单个端点分配许多的URB,也可能对许多不同的端点重用单个URB,这取决于驱动的需要。当USB驱动程序只发送或接收一些简单的USB数据时,可以使用两个很简单的接口函数:usb_bulk_msg、usb_control_msg。
2 USB设备驱动程序的结构
图1所示是Linux环境下USB驱动的总体结构。从图l中可以看到:在主机侧层次结构中,实现USB驱动有两类方式:USB主机控制器驱动和USB设备驱动;USB主机控制驱动主要控制插入其中的USB设备,主机控制器可以分为三类,分别对应于三种USB主控制器;USB设备驱动则用于控制USB设备如何与主机通信;USB核心负责USB驱动管理和协议处理的主要工作。
USB核心向上可为设备驱动提供编程接口,向下可为USB主机控制器驱动提供编程接口;它可以通过全局变量维护整个系统的USB设备信息,从而完成设备的热插拔控制和总线数据传输控制等驱动。
另外,在从设备侧,Linux内核中的USB设备侧驱动程序可分为3个层次:USB设备控制器(UDC)驱动程序、Gadget API和Gadget驱动程序;UDC驱动程序可直接访问硬件,控制USB设备和主机间的底层通信,并向上层提供和硬件相关的操作回调函数。不同的设备控制器硬件有不同的设备控制器驱动程序;Gadget驱动主要控制USB设备功能的实现,它使用Gadget API传递控制信息给UDC驱动程序,以便实现具体功能。