usb驱动开发之大结局

从usb总线的那个match函数usb_device_match()开始到现在，遇到了设备，遇到了设备驱动，遇到了接口，也遇到了接口驱动，期间还多次遇到usb_device_match()，又多次与它擦肩而过，“我们以前都失散过，十三年以后，还不是再遇见？”

其实每个人都有一条共同之路，与正义和良知初恋，失身于上学，嫁给了钱，被世俗包养。每个设备也都有一条共同之路，与hub初恋，失身于usb_generic_driver，嫁给了接口驱动，被usb总线保养。人类从没有真正自由过，少年时我们坐在课室里动弹不得，稍后又步入办公室，无论外头阳光多好，还得超时加班，终于铅华洗尽，遍历人间沧桑，又要为子女忙碌，有几个人可以真正做自己想做的事？设备也没有真正自由过，刚开始时在Default状态动弹不得，稍后步入Address，无论外头风光多好，都得与usb_generic_driver长厢厮守，没得选择，终于达到了Configured，又必须为自己的接口殚精竭虑，以便usb_device_match()能够为它们找一个好人家。

不管怎么说，在这里我们会再次与usb_device_match()相遇，看看它怎么在接口和驱动之间搭起那座桥。

static int usb_device_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
	/* devices and interfaces are handled separately */
	if (is_usb_device(dev)) {

		/* interface drivers never match devices */
		if (!is_usb_device_driver(drv))
			return 0;

		/* TODO: Add real matching code */
		return 1;

	} else {
		struct usb_interface *intf;
		struct usb_driver *usb_drv;
		const struct usb_device_id *id;

		/* device drivers never match interfaces */
		if (is_usb_device_driver(drv))
			return 0;

		intf = to_usb_interface(dev);
		usb_drv = to_usb_driver(drv);

		id = usb_match_id(intf, usb_drv->id_table);
		if (id)
			return 1;

		id = usb_match_dynamic_id(intf, usb_drv);
		if (id)
			return 1;
	}

	return 0;
}

设备那条路已经走过了，现在走走接口那条路。接口驱动的for_devices在usb_register _driver()里被初始化为0，所以这个把门儿的会痛痛快快的放行，继续往下走，遇到一对儿似曾相识的宏to_usb_interface和to_usb_driver，之所以说似曾相识，是因为早先已经遇到过一对儿to_usb_device和to_usb_device_driver。再往下走，就是两个函数usb_match_id和usb_match_dynamic_id，它们都是用来完成实际的匹配工作的，只不过前一个是从驱动的id_table里找，看接口是不是被驱动所支持，后一个是从驱动的动态id链表dynids里找。将id_table放在一个比较高的优先级的位置，从它里面找不到接口了才再从动态id链表里找。

当时讲到struct usb_driver结构的时候并没有详细讲它里面表示动态id的那个结构体struct usb_dynids，所以现在补充一下，这个结构的定义在include/linux/usb.h里

/* Stuff for dynamic usb ids */

struct usb_dynids {

spinlock_t lock;

struct list_head list;

};

它只有两个字段，一把锁，一个链表，都是在usb_register _driver()里面初始化的，这个list是驱动动态id链表的头儿，它里面的每个节点是用另外一个结构struct usb_dynid来表示

struct usb_dynid {

struct list_head node;

struct usb_device_id id;

};

这里面就出现了一个struct usb_device_id结构体，也就是设备的id，每次添加一个动态id，就会向驱动的动态id链表里添加一个struct usb_dynid结构体。你现在应该可以想像到usb_match_id和usb_match_dynamic_id这两个函数除了查找的地方不一样，其它应该是没什么差别的。所以接下来咱们只深入探讨一下usb_match_id函数。

const struct usb_device_id *usb_match_id(struct usb_interface *interface,
					 const struct usb_device_id *id)
{
	/* proc_connectinfo in devio.c may call us with id == NULL. */
	if (id == NULL)
		return NULL;

	/* It is important to check that id->driver_info is nonzero,
	   since an entry that is all zeroes except for a nonzero
	   id->driver_info is the way to create an entry that
	   indicates that the driver want to examine every
	   device and interface. */
	for (; id->idVendor || id->bDeviceClass || id->bInterfaceClass ||
	       id->driver_info; id++) {
		if (usb_match_one_id(interface, id))
			return id;
	}

	return NULL;
}

参数id指向的是驱动的那个设备花名册，即id_table，如果它为空，那肯定就是不可能会匹配成功了，接下来for循环就是轮询设备花名册里的每个设备，如果符合了条件id->idVendor || id->bDeviceClass || id->bInterfaceClass || id->driver_info，就调用函数usb_match_one_id做深层次的匹配。本来，在动态id出现之前这个地方是没有usb_match_one_id这么一个函数的，所有的匹配都在这个for循环里直接做了，但是动态id出现之后，同时出现了前面提到的usb_match_dynamic_id函数，要在动态id链表里做同样的匹配，这就要避免代码重复，于是就将那些重复的代码提出来，组成了usb_match_one_id函数。

for循环的条件里可能出现的一种情况是，id的其它字段都为空，只有driver_info字段有实实在在的内容，这种情况下匹配是肯定成功的，不信的话等会儿你可以看usb_match_one_id()，这种驱动对usb接口来说是比较随便的那种，不管啥接口都能和她对得上眼，为什么会出现这种情况？咱们已经知道，匹配成功后，接着就会调用驱动自己的probe函数，驱动在它里面还会对接口做进一步的检查，如果真出现了这里所说的情况，意思也就是驱动将所有的检查接口，和接口培养感情的步骤都揽在自己的probe函数里了，它会在那个时候将driver_info的内容取出来，然后想怎么处理就怎么处理，本来么，id里边儿的driver_info就是给驱动保存数据用的。还是看看usb_match_one_id()究竟是怎么匹配的吧。

/* returns 0 if no match, 1 if match */
int usb_match_one_id(struct usb_interface *interface,
		     const struct usb_device_id *id)
{
	struct usb_host_interface *intf;
	struct usb_device *dev;

	/* proc_connectinfo in devio.c may call us with id == NULL. */
	if (id == NULL)
		return 0;

	intf = interface->cur_altsetting;
	dev = interface_to_usbdev(interface);

	if (!usb_match_device(dev, id))
		return 0;

	/* The interface class, subclass, and protocol should never be
	 * checked for a match if the device class is Vendor Specific,
	 * unless the match record specifies the Vendor ID. */
	if (dev->descriptor.bDeviceClass == USB_CLASS_VENDOR_SPEC &&
			!(id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_VENDOR) &&
			(id->match_flags & (USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_CLASS |
				USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_SUBCLASS |
				USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_PROTOCOL)))
		return 0;

	if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_CLASS) &&
	    (id->bInterfaceClass != intf->desc.bInterfaceClass))
		return 0;

	if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_SUBCLASS) &&
	    (id->bInterfaceSubClass != intf->desc.bInterfaceSubClass))
		return 0;

	if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_PROTOCOL) &&
	    (id->bInterfaceProtocol != intf->desc.bInterfaceProtocol))
		return 0;

	return 1;
}

此时函数中的这个id指向的就是驱动id_table里的某一项了。

intf获得接口采用的设置，设置里可是有接口描述符的，要匹配接口和驱动，接口描述符里的信息是必不可少的。

interface_to_usbdev从接口的struct usb_interface结构体获得usb设备的struct usb_device结构体。

#define interface_to_usbdev(intf) \

container_of(intf->dev.parent, struct usb_device, dev)

usb设备和它里面的接口是怎么关联起来的呢？就是上面的那个parent，接口的parent早在usb_generic_driver的generic_probe函数向设备模型提交设备里的每个接口的时候就被初始化好了，而且指定为接口所在的那个usb设备。这么一回顾，interface_to_usbdev的意思就很明显了。

这里又冒出来个usb_match_device()，这里虽说是在接口和接口驱动之间匹配，但是接口的parent也是必须要符合条件的，这即合情也合理啊，你好不容易鼓足了勇气向一个走在大街上一见钟情的mm表白，你觉得mm的第一反应是什么？依照行规，很可能就是：你爸是干吗的？是大款么？是当官的么？你要说不，那就别等第二反应了。所以说接口要想得到驱动的芳心，自己的parent符合驱动的条件也是很重要的，usb_match_device()就是专门来匹配接口parent的。同样在driver.c里定义

/* returns 0 if no match, 1 if match */
int usb_match_device(struct usb_device *dev, const struct usb_device_id *id)
{
	if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_VENDOR) &&
	    id->idVendor != le16_to_cpu(dev->descriptor.idVendor))
		return 0;

	if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_PRODUCT) &&
	    id->idProduct != le16_to_cpu(dev->descriptor.idProduct))
		return 0;

	/* No need to test id->bcdDevice_lo != 0, since 0 is never
	   greater than any unsigned number. */
	if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_LO) &&
	    (id->bcdDevice_lo > le16_to_cpu(dev->descriptor.bcdDevice)))
		return 0;

	if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_HI) &&
	    (id->bcdDevice_hi < le16_to_cpu(dev->descriptor.bcdDevice)))
		return 0;

	if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_CLASS) &&
	    (id->bDeviceClass != dev->descriptor.bDeviceClass))
		return 0;

	if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_SUBCLASS) &&
	    (id->bDeviceSubClass!= dev->descriptor.bDeviceSubClass))
		return 0;

	if ((id->match_flags & USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_PROTOCOL) &&
	    (id->bDeviceProtocol != dev->descriptor.bDeviceProtocol))
		return 0;

	return 1;
}

这个函数采用了排比的修辞手法，美观的同时也增加了可读性。这一个个的if条件里都有一部分是将id的match_flags和一个宏相与，所以弄明白match_flags的意思就很关键，这里再说一下这个match_flags。驱动的花名册里每个设备都对应了一个struct usb_device_id结构体，这个结构体里有很多字段，都是驱动设定好的条条框框，接口必须完全满足里面的条件才能够被驱动所接受，所以说匹配的过程就是检查接口是否满足这些条件的过程。当然你可以每次都按照id的内容一个一个的比较下去，但是经常来说，一个驱动往往只是想设定其中的某几项，并不要求struct usb_device_id结构里的所有那些条件都要满足，萝卜白菜各有所爱么，有的人觉得你有身体就够了，有的人觉得你有钱就够了，有得人觉得你不但得有身体有钱还要有权，如果你运气好，还可能碰到个只要你有时间的。match_flags就是为了方便各种各样的需求而生的，驱动可以将自己的条件组合起来，match_flags的每一位对应一个条件，驱动care哪个条件了，就将那一位置1，否则就置0。当然，内核里对每个驱动可能会care的条件都定义成了宏，供驱动去组合，它们都在include/linux/mod_devicetable.h里定义

/* Some useful macros to use to create struct usb_device_id */

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_VENDOR 0x0001

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_PRODUCT 0x0002

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_LO 0x0004

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_HI 0x0008

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_CLASS 0x0010

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_SUBCLASS 0x0020

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_PROTOCOL 0x0040

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_CLASS 0x0080

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_SUBCLASS 0x0100

#define USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_PROTOCOL 0x0200

很容易的就能看出来这些数字分别表示了一个u16整数，也就是match_flags中的某一位。驱动比较在意哪个方面，就可以将match_flags里对应的位置1，在和接口匹配的时候自动就会去比较驱动设置的那个条件是否满足。那整个usb_match_device()函数就没什么说的了，就是从match_flags那里得到驱动都在意哪些条件，然后将设备保存在自己描述符里的自身信息与id里的相应条件进行比较，有一项比较不成功就说明匹配失败，如果一项符合了就接着看下一项，接口parent都满足条件了，就返回1，表示匹配成功了。

还是回到usb_match_one_id()继续往下看，假设parent满足了驱动的所有条件，程序继续往下执行。当所有检查都完全匹配时，usb总线的match函数usb_device_match就会返回1表示匹配成功，之后接着就会去调用驱动的probe函数做更深入的处理，什么样的处理？这是每个驱动才知道的事情，反正到此为止，core的任务是已经圆满完成了。

这个core的故事，从match开始，到match结束，它虽说不会遍及core的边边角角所有部分，但应该也有那么十之七八。在match的两端是设备和设备的驱动，是接口和接口的驱动，这个故事里遇到的人，遇到的事，早就安排在那里了，由不得我们去选择。