Linux 内核探测和去连接的细节

在之前章节描述的 struct usb_driver 结构中, 驱动指定 2 个 USB 核心在合适的时候 调用的函数. 探测函数被调用, 当设备被安装时, USB 核心认为这个驱动应当处理; 探测 函数应当进行检查传递给它的关于设备的信息, 并且决定是否驱动真正合适那个设备. 去 连接函数被调用当驱动应当不再控制设备, 由于某些理由, 并且可做清理.

探测和去连接函数回调都在 USB 集线器内核线程上下文中被调用, 因此它们中睡眠是合 法的. 但是, 建议如果有可能大部分工作应当在设备被用户打开时完成. 为了保持 USB 探测时间为最小. 这是因为 USB 核心处理 USB 设备的添加和去除在一个线程中, 因此任 何慢设备驱动可导致 USB 设备探测时间慢下来并且用户可注意到.

在探测函数回调中, USB 驱动应当初始化任何它可能使用来管理 USB 设备的本地结构. 它还应当保存任何它需要的关于设备的信息到本地结构, 因为在此时做这些通常更容易. 作为一个例子, USB 驱动常常想为设备探测端点地址和缓冲大小是什么, 因为和设备通讯 需要它们. 这里是一些例子代码, 它探测 BULK 类型的 IN 和 OUT 端点, 并且保存一些 关于它们的信息在一个本地设备结构中:

/* set up the endpoint information */

/* use only the first bulk-in and bulk-out endpoints */ iface_desc = interface->cur_altsetting;

for (i = 0; i < iface_desc->desc.bNumEndpoints; ++i)

{

endpoint = &iface_desc->endpoint[i].desc; if (!dev->bulk_in_endpointAddr &&

(endpoint->bEndpointAddress & USB_DIR_IN) && ((endpoint->bmAttributes & USB_ENDPOINT_XFERTYPE_MASK)

== USB_ENDPOINT_XFER_BULK)) { /* we found a bulk in endpoint */ buffer_size = endpoint->wMaxPacketSize;

dev->bulk_in_size = buffer_size;

dev->bulk_in_endpointAddr
= endpoint->bEndpointAddress; dev->bulk_in_buffer = kmalloc(buffer_size,
GFP_KERNEL); if (!dev->bulk_in_buffer) {

err("Could
not allocate bulk_in_buffer"); goto error;

}

}

if
(!dev->bulk_out_endpointAddr &&

!(endpoint->bEndpointAddress
& USB_DIR_IN) && ((endpoint->bmAttributes &
USB_ENDPOINT_XFERTYPE_MASK)

==
USB_ENDPOINT_XFER_BULK)) { /* we found a bulk out endpoint */

dev->bulk_out_endpointAddr
= endpoint->bEndpointAddress;

}

}

if
(!(dev->bulk_in_endpointAddr && dev->bulk_out_endpointAddr))

{

err("Could
not find both bulk-in and bulk-out endpoints"); goto error;

}

这块代码首先循环在这个接口中出现的每个端点, 并且分配一个本地指针到端点结构来使 它之后容易存取:

for (i = 0; i <
iface_desc->desc.bNumEndpoints; ++i) { endpoint =
&iface_desc->endpoint[i].desc;

那么,
在我们有了一个端点后, 我们还没有发现一个块 IN 类型端点, 我们看是否这个端 点的方向是 IN. 那个可被测试通过看是否位掩码 USB_DIR_IN 被包含在
bEndpointAddress 端点变量中. 如果这是真, 我们决定是否端点类型是块, 通过使用 USB_ENDPOINT_XFERTYPE_MASK 位掩码首先掩去
bmAttributes 变量, 并且接着检查是否 它匹配值 USB_ENDPOINT_XFER_BULK:

if
(!dev->bulk_in_endpointAddr &&

(endpoint->bEndpointAddress
& USB_DIR_IN) &&

((endpoint->bmAttributes
& USB_ENDPOINT_XFERTYPE_MASK)== USB_ENDPOINT_XFER_BULK))

{

如果所有的这些检查都是真, 驱动知道它发现了正确的端点类型, 并且可保存关于端点的信息到本地结
构中, 它后来将需要这些信息和它通讯.

/*
we found a bulk in endpoint */ buffer_size = endpoint->wMaxPacketSize;
dev->bulk_in_size = buffer_size;

dev->bulk_in_endpointAddr
= endpoint->bEndpointAddress; dev->bulk_in_buffer = kmalloc(buffer_size,
GFP_KERNEL); if (!dev->bulk_in_buffer)

{

err("Could
not allocate bulk_in_buffer"); goto error;

}

300

因为 USB 驱动需要获取在设备的生命周期后期和这个 struct usb_interface 关联的本 地数据结构,
函数 usb_set_intfdata 可被调用:

/* save our data pointer in this interface device */
usb_set_intfdata(interface, dev);

这个函数接受一个指向任何数据类型的指针, 并且保存它到 struct usb_interface 结构 为后面的存取.
为获取这个数据, 函数 usb_get_intfdata 应当被调用:

struct
usb_skel *dev;

struct
usb_interface *interface; int subminor;

int
retval = 0;

subminor
= iminor(inode);

interface
= usb_find_interface(&skel_driver, subminor); if (!interface)

{

err
("%s - error, can't find device for minor %d",

FUNCTION ,
subminor); retval = -ENODEV;

goto
exit;

}

dev
= usb_get_intfdata(interface); if (!dev)

{

retval = -ENODEV; goto exit;

}

usb_get_intfdata 常常被调用, 在 USB 驱动的 open 函数和在去连接函数. 感谢这 2 个函数, USB 驱动不需要保持一个静态指针数组来保存单个设备结构为系统中所有当前的
设备. 对设备信息的非直接引用允许一个无限数目的设备被任何 USB 驱动支持.

如果 USB 驱动没有和另一种处理用户和设备交互的子系统(例如 input, tty, video, 等 待)关联, 驱动可使用 USB 主编号为了使用传统的和用户空间之间的字符驱动接口. 为此, USB 驱动必须在探测函数中调用 usb_register_dev 函数, 当它想注册一个设备到 USB 核心. 确认设备和驱动处于正确的状态, 来处理一个想在调用这个函数时尽快存取这个设 备的用户.

/*
we can register the device now, as it is ready */ retval =
usb_register_dev(interface, &skel_class); if (retval)

{

/*
something prevented us from registering this driver */ err("Not able to
get a minor for this device."); usb_set_intfdata(interface, NULL);

goto
error;

}

usb_register_dev 函数要求一个指向
struct usb_interface 的指针和指向 struct usb_class_driver 的指针. struct
-usb_class_driver 用来定义许多不同的参数, 当注 册一个次编号 USB 驱动要 USB 核心知道这些参数. 这个结构包括下列变量:.

char *name

sysfs
用来描述设备的名子. 一个前导路径名, 如果存在, 只用在 devfs 并且本 书不涉及. 如果设备号需要在这个名子中, 字符 %d 应当在名子串中. 例如,
位创 建 devfs 名子 usb/foo1 和 sysfs 类名 foo1, 名子串应当设置为 usb/foo%d.

struct
file_operations *fops;

指向 struct file_operations 的结构的指针, 这个驱动已定义来注册为字符设备. 这个结构的更多信息见第
3 章.

mode_t mode;

给这个驱动的要被创建的 devfs 文件的模式; 否则不使用.
这个变量的典型设置 是值 S_IRUSR 和 值 S_IWUSR 的结合, 它将只提供这个设备文件的拥有者读和写 存取.

int minor_base;

这是给这个驱动安排的次编号的开始. 所有和这个驱动相关的设备被创建为从这个
值开始的唯一的, 递增的次编号. 只有 16 个设备被允许在任何时刻和这个驱动关 联, 除非 CONFIG_USB_DYNAMIC_MINORS 配置选项被打开. 如果这样, 忽略这个变 量, 并且这个设备的所有的次编号被以先来先服务的方式分配. 建议打开了这个选 项的系统使用一个程序例如 udev 来关联系统中的设备节点, 因为一个静态的

/dev 树不会正确工作.

当 USB 设备断开, 所有的关联到这个设备的资源应当被清除, 如果可能. 在此时, 如果
usb_register_dev 已被在探测函数中调用来分配一个 USB 设备的次编号, 函数 usb_deregister_dev 必须被调用来将次编号给回 USB 核心.

在断开函数中,
也重要的是从接口获取之前调用 usb_set_intfdata 所设置的数据. 接着 设置数据指针在 struct us_interface 结构为 NULL
来阻止在不正确存取数据中的任何 进一步的错误.

static
void skel_disconnect(struct usb_interface *interface)

{

struct
usb_skel *dev;

int
minor = interface->minor;

/*
prevent skel_open() from racing skel_disconnect( ) */ lock_kernel();

dev
= usb_get_intfdata(interface); usb_set_intfdata(interface, NULL);

/*
give back our minor */ usb_deregister_dev(interface, &skel_class);

unlock_kernel();
/* decrement our usage count */

kref_put(&dev->kref,
skel_delete);

info("USB
Skeleton #%d now disconnected", minor);

}

注意在之前代码片段中的调用
lock_kernel. 它获取了 bigkernel 锁, 以至于 disconnect 回调不会遇到一个竞争情况, 在使用 open 调用试图获取一个指向正确接口
数据结构的指针. 因为 open 在 bigkernel 锁获取情况下被调用, 如果 disconnect 也 获取同一个锁, 只有驱动的一部分可存取并且接着设置接口数据指针.

就在
disconnect 函数为一个 USB 设备被调用, 所有的当前在被传送的 urb 可被 USB 核心取消, 因此驱动不必明确为这些 urb 调用
usb_kill_urb. 如果一个驱动试图提交一 个 urb 给 USB 设备, 在调用 usb_submit_urb 被断开之后, 这个任务会失败, 错误值
为-EPIPE.