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2024年4月29日发(作者：)
Linux USB驱动框架分析
USB（Universal Serial Bus）是一种通用的串行总线标准，其可用于连接计算机
系统与外部设备（键盘、鼠标、闪存等）。为了实现 Linux 系统下的 USB 设备驱
动程序，内核提供了一个 USB 驱动框架，本文将对该框架进行分析。
USB 设备的基本组成部分
在分析 USB 驱动框架之前，有必要对 USB 设备和 USB 数据传输方式进行简要
介绍。
USB 设备
USB 设备由三个部分组成：
1. USB 总线
USB 总线负责提供电力和数据传输，是 USB 设备和主机之间连接的物理媒介。
2. USB 主控
USB 主控负责对 USB 总线进行管理，发现并控制所连接的 USB 设备，并负责
执行 USB 设备和主机之间的数据传输。
3. USB 设备
USB 设备通常由芯片组和外部电路组成，其中芯片组通常由 USB 控制器和设备
特定的控制器芯片组成。
USB 数据传输方式
USB 设备和主机之间的数据传输方式包括：
1. 控制传输
用于控制和配置设备，如读取设备描述符和配置。
2. 批量传输
用于大数据块的传输，如打印机的数据传输。
3. 中断传输
用于周期性的小数据块传输，如鼠标和键盘输入。
4. 等时传输
用于实时传输，如音频数据传输。
USB 驱动框架
内核提供的 USB 驱动框架可使开发者对 USB 设备进行驱动，其主要包括以下
组件：
1. USB subsystem（USB 子系统）
USB subsystem 是一个内核子系统，其主要负责 USB 总线管理、USB 主控管理、
USB 设备驱动等工作。
2. USB core（USB 核心）
USB core 是 USB 驱动框架的核心，其主要负责识别和配置 USB 设备，并提供
USB 核心驱动和 USB 设备驱动之间的接口。
3. USB 核心驱动和 USB 设备驱动
USB 核心驱动和 USB 设备驱动是相互独立的模块，它们共同构成了 USB 驱动
框架。USB 核心驱动主要负责 USB 设备的底层管理，USB 设备驱动则负责处理读
写操作等操作。
4. USB 类驱动
USB 类驱动是一种特殊的 USB 设备驱动，其具有通用性，用于驱动设备驱动程
序。例如打印机驱动程序。
USB 驱动框架的工作流程
当 USB 设备插入主机时，USB 子系统会负责控制总线和主控，然后创建一个
usb_device
实例，检查该实例是否在内核中已注册。如果没有注册，则内核会为
设备创建描述符和配置数据。
当系统需要读写 USB 设备时，USB 核心驱动会分配一个
usb_device
到 USB 设
备驱动，并且分配一个 USB 端口连接。使用 USB 设备驱动，就可以读写数据、控
制设备和设置设备属性等操作。
当 USB 设备需要卸载时，USB 子系统会关闭 USB 主控，解除驱动程序注册，
并且释放由 USB 设备占用的内存等资源。
本文介绍了 Linux 操作系统下的 USB 驱动框架，包括 USB 设备和 USB 数据传
输方式的基本构成，以及 USB 驱动框架的主要组件和工作流程。对于想要深入理
解 Linux USB 驱动程序的开发者来说，这些知识是至关重要的。
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