Linux drivers usb keyboard

Драйверы устройств в Linux

Часть 11: Драйверы USB в Linux

Оригинал: «Device Drivers, Part 11: USB Drivers in Linux»
Автор: Anil Kumar Pugalia
Дата публикации: October 1, 2011
Перевод: Н.Ромоданов
Дата перевода: июнь 2012 г.

Эта статья, которая является частью серии статей о драйверах устройств в Linux, поможет вам начать писать ваш первый драйвер USB в системе Linux.

Флеш устройство Пагса было именно тем устройством, которым Светлана воспользовалась, когда они сели вдвоем за изучение мира драйверов USB в Linux. Самым быстрым способом с ним разобраться был обычный способ Пагса — выбрать устройство USB и написать для него драйвер для того, чтобы с ним поэкспериментировать. Поэтому они выбрали флэш устройство (т.е. USB флешку), которое было под рукой — JetFlash от Transcend, с ID поставщика 0x058f и ID продукта 0x6387 .

Обнаружение устройства USB в Linux

Независимо от того, есть ли драйвер для устройств USB в Linux системе или его нет, допустимое устройство USB всегда будет обнаруживаться в системе Linux в пространстве аппаратных средств и в пространстве ядра, поскольку система создана (и выполняет обнаружение) в соответствии со спецификациями протокола USB. Обнаружение в аппаратном пространстве осуществляется хост контроллером USB — как правило, соответствующем шинным устройством, аналогичным устройству PCI в системах x86. Соответствующий драйвер хост-контроллера обнаруживает устройство и транслирует информацию низкоуровнего физического слоя в конкретную информацию более высокого уровня протокола USB. Затем информация протокола USB, касающаяся устройства и, имеющая специальный формат, заносится в общий слой ядра USB (драйвер usbcore) в пространстве ядра, что позволяет обнаруживать устройства USB в пространстве ядра даже в том случае, когда отсутствует драйвер конкретного устройства.

Дальше — дело различных драйверов, интерфейсов и приложений (которые различны в различных дистрибутивах Linux) отображать обнаруженные устройства в пользовательском пространстве. На рис.1 показана иерархия подсистемы USB в Linux.

Рис.1: Подсистема USB в Linux

Краткий список всех обнаруженных устройств USB можно получить с помощью команды lsusb , которую следует запустить в роли пользователя root. На рис.2 приведен такой список как для случая с флэш устройством, так и без него. Параметр -v в команде lsusb позволяет получить более подробную информацию.

Рис.2: Информация, выдаваемая командой lsusb

Во многих дистрибутивах Linux, таких как Mandriva, Fedora, . , драйвер usbfs сконфигурирован так, что он загружается по умолчанию. В результате можно с помощью команды cat /proc/bus/usb/devices из директория /proc извлечь конкретную информации об обнаруженном USB-устройстве, представленную в удобном виде. На рис.3 показан типичный пример такой информации, которая находится в специальной секции, описывающей флэш-устройство. В списке обычно присутствует по одному такому разделу для каждого допустимого устройства USB, обнаруженного в системе.

Рис.3: Фрагмент информации из proc, касающейся USB

Разбираемся в секции, описывающей устройство USB

Чтобы дальше разбираться с этими секциями, нужно в первую очередь понять, что такое допустимое устройство USB. Для всех допустимых устройств USB есть одна или несколько конфигураций. Конфигурация устройства USB похожа на профиль, причем в качестве конфигурации, используемой по умолчанию, обычно используется первая конфигурация. Таким образом, в Linux для каждого устройства по умолчанию поддерживается только одна конфигурация. Для каждой конфигурации в устройстве может быть один или несколько интерфейсов. Интерфейс соответствует функции, предоставляемой устройством.

Интерфейсов может быть столько, сколько есть функций, предоставляемых устройством. Так, скажем, устройство МФУ USB-принтер (многофункциональное устройство) может выполнять печать, сканирование и отправку факсов, и, скорее всего, для него будет, по крайней мере, три интерфейса, по одному для каждой из функций. Таким образом, в отличие от других драйверов устройств, драйвер USB устройства, как правило, связывается / пишется отдельно для каждого интерфейса, а не для устройства в целом — это значит, что для устройства USB может быть несколько драйверов устройств, причем для интерфейсов различных устройств может использоваться один и тот же драйвер, — хотя, конечно, для одного интерфейса не может быть более одного драйвера.

Вполне нормальной и достаточно обычной является ситуация, когда для всех интерфейсов устройства USB используется один и тот же драйвер USB. В записи Driver=. для директория proc (рис. 3) показано, что в драйвер отсутствует отображение интерфейса ( none ).

Для каждого интерфейса есть один или несколько источников / приемников данных. Источник / приемник данных (endpoint) похож на конвейер (pipe), используемый для передачи информации в зависимости от функции либо в интерфейс, либо из интерфейса устройства. В зависимости от типа информации, источники / приемники данных могут быть четырех типов: Control, Interrupt, Bulk и Isochronous.

Прим.пер.: Подробное описание указанных четырех типов источников / приемников данных будет приведено в следующей статье данной серии статей.

Согласно спецификациям протокола USB во всех допустимых устройствах USB должен быть неявно используемый источник / приемник данных с номером 0 (end-point zero) — единственный двунаправленный источник / приемник данных. На рис.4 приведена полная наглядная схема допустимого устройства USB, соответствующее приведенному выше объяснению.

Рис.4: Общий взгляд на устройство USB

Вернемся обратно к секциям устройств USB (рис. 3) — первая буква в каждой строке соответствует различным частям спецификации устройства USB. Например, D — устройству, C — конфигурации, I — интерфейсу, E — источнику / приемнику данных (endpoint) и т.д. Подробнее об этом и о многом другом смотрите в исходном коде ядра в файле Documentation/usb/proc_usb_info.txt .

Регистрация драйвера USB для флеш устройства

«Похоже, для того, чтобы можно было самостоятельно написать первый драйвер USB, потребуется узнать много всего о протоколе USB, — конфигурацию устройства, интерфейсы, конвейеры передачи данных, четыре типа передачи данных, а также многие другие обозначения, например, T, B, S, …, которые есть в спецификации устройств USB» — вздохнула Светлана.

«Да, но ты не беспокойся — со всем этим можно будет разобраться подробнее позже. Давай со всем этим разбираться последовательно — возьмем интерфейс флеш устройства, связанного с драйвером нашего USB-устройства ( pen_register.ko )» — утешил Пагс.

Как и в любом другом Linux-драйвере, здесь также требуется конструктор и деструктор — используется тот же самый шаблон драйвера, который использовался для всех драйверов. Но содержимое будет другим, поскольку это драйвер слоя аппаратного протокола, т.е. горизонтальный драйвер в отличие от символьного драйвера, который был одним из вертикальных драйверов, рассмотренных ранее. Разница лишь в том, что вместо регистрации и отмены регистрации в VFS, здесь это должно выполняться на уровне соответствующего протокола — в данном случае — в ядре USB; вместо того, чтобы предоставлять интерфейс пользовательского пространства, например, файл устройства, он должен подключиться к реальному устройству в пространстве аппаратных средств.

Интерфейсы API для ядра USB выглядят следующим образом (прототип в
):

В структуре usb_driver в соответствующих полях должны быть указаны имя устройства, идентификационная таблица, используемая для автообнаружения конкретного устройства, и две функции обратного вызова, которые вызываются ядром USB при горячем подключении и отключении устройства, соответственно.

Собираем все вместе в файл pen_register.c , который будет выглядеть следующим образом:

Затем можно повторить обычные шаги, выполняемые для любого Linux драйвера:

• Собираем драйвер (файл .ko ) с помощью запуска команды make .
• Загружаем драйвер с помощью команды insmod .
• Выдаем список загруженных модулей с помощью команды lsmod .
• Выгружаем драйвер с помощью команды rmmod .

Но, что удивительно, результат не будет таким, как ожидалось. Используйте команду dmesg и загляните в директорий proc для просмотра различных журналов и прочих подробностей. Это связано не с тем, что драйвер USB отличается от символьного драйвера, — здесь есть одна проблема. На рис.3 показано, что у флэш-устройства есть один интерфейс (с номером 0), который уже связан с обычным драйвером usb-storage.

Теперь, для того, чтобы связать наш драйвер с этим интерфейсом, нам нужно выгрузить драйвер usb-storage (т. е. выполнить команду rmmod usb-storage ) и переподключить флэш-накопитель. Как только это будет сделано, результаты станут такими, как ожидалось. На рис.5 показан фрагмент информации из журналов и из директория proc . Снова подключите и отключите (в горячем режиме) флеш устройство и пронаблюдайте, как действуют вызовы probe и disconnect.

Рис.5: Флеш устройство в действии

Подведем итог

«Наконец-то! Что-то действует!» — облегченно сказала Светлана. «Но мне кажется, что для того, чтобы собрать полный драйвер устройства USB, здесь есть еще много того, с чем следует разбираться (например, с идентификационной таблицей, обратными вызовами probe и disconnect и т. д.)».

«Да, ты права. Давай разбираться со всем по порядку и с перерывами » — ответил Пагс, прервав самого себя.

Источник

Русские Блоги

21.Linux-Write USB-драйвер клавиатуры (подробное объяснение)

1. Во-первых, мы модифицируем код из предыдущего раздела для печати данных с клавиатуры.

Позвольте мне сначала напомнить, что управляемая мышью id_table, которую мы написали ранее, выглядит так:

Поэтому нам нужно изменить id_table, чтобы сделать этот драйвер драйвером клавиатуры, как показано на следующем рисунке:

Затем измените функцию прерывания, чтобы распечатать данные через printk ():

В качестве примера нажмите кнопку A и распечатайте 0x04, как показано ниже:

Мы нажимаем кнопки A и S одновременно, чтобы распечатать 0x04, 0X16, как показано ниже:

Очевидно, что эти обычные ключи начинаются с buf [2], так какое же значение хранится в первом массиве?

После нажатия всех клавиш клавиатуры мы обнаружили, что только 8 клавиш будут напечатаны в buf [0], как показано ниже:

Таким образом, buf [0] — это клавиша, используемая для сохранения определенной функции клавиатуры, а buf [1] может быть зарезервированной клавишей, которая не используется, buf [2]

buf [7] — обычные клавиши, такие как ABCD, 1234, F1. , F2 и т. Д. Могут поддерживать до 6 кнопок одновременно.

2. Так как же определяются данные каждой кнопки?

2.1 Например, когда мы нажимаем кнопку A, зачем печатать 0X04?

Мы находим значение, определенное кнопкой A во входной подсистеме (input.h), но оно соответствует 30, которое, похоже, не вызывается напрямую, как показано ниже:

Обратимся к драйверу USB-клавиатуры, который поставляется с ядром (/drivers/hid/usbhid/usbkbd.c)

Обнаружено, что в его функции прерывания есть таблица кодов описания клавиатуры (где 0 означает зарезервировано):

Оказывается, что 0X04 массива — 0X30. Похоже, что для написания драйвера клавиатуры также необходим указанный выше массив.

Затем проблема возникает снова. Если мы нажмем левую клавишу alt, 0x04 появится в buf [0]. Если он также будет подставлен в таблицу кодов описания клавиатуры, он, очевидно, будет использоваться как кнопка клавиатуры A.

2.2 Давайте проанализируем, как обрабатывается функция прерывания клавиатуры в ядре:

Я нашел это предложение:

Среди них kbd-> new представляет массив данных клавиатуры, который выгружает каждый бит buf [0] в событие нажатия клавиши в форме usb_kbd_keycode [i + 224]

Очевидно, 0X04 нашего buf [0] — это загруженный usb_kbd_keycode [4+ 224]

2.3 Посмотрим, соответствуют ли данные в usb_kbd_keycode [226] левой клавише ALT

Найдите usb_kbd_keycode [226] = 56:

Затем введите input.h и найдите определение 56, которое оказывается KEY_LEFTALT (клавиша alt слева)

3. Затем давайте внимательно проанализируем функцию прерывания в драйвере USB-клавиатуры usbkbd.c, который поставляется с ядром:

код показан ниже:

3.1 При получении нормальных ключей, указанных выше, почему бы не судить напрямую, что это не 0, а судить о ключевых данных> 3?

Мы анализировали ранее, когда ключевые данные = 0X01, 0X02, они представляют собой ключ определенной функции (crtl, shift), которая принадлежит buf [0].

Среди них memscan () используется для сопоставления данных последнего нажатия клавиши и текущего нажатия клавиши. Причина этого в том, что он опасается, что данные последнего buf [] и текущего buf [] не совпадают, поэтому я не буду проводить здесь подробный анализ.

Все решено, нам нужно только добавить свой код ко всем событиям нажатия клавиш через эту кодовую таблицу, а затем загрузить события в соответствии с данными в функции прерывания клавиатуры.

4. Коды клавиатуры в этом разделе следующие:

5.Тестовый забег

5.1 Сбросить скомпилированное ядро(Удалить значение по умолчаниюhid_USBводить машину)

сделайте menuconfig, войдите в меню, чтобы сбросить параметры ядра:

Войдите -> Драйверы устройств -> Устройства HID

<> Поддержка USB Human Interface Device (полная HID) // hid: драйвер USB для взаимодействия человека с компьютером, такого как мышь, клавиатура и т. Д.

Затем заставьте uImage скомпилировать ядро

Поместите новый модуль драйвера клавиатуры в каталог файловой системы nfs.

5.2Затем сжечь ядро,Загрузите модуль драйвера сенсорного экрана

Как показано на рисунке ниже, когда мы подключаем клавиатуру USB, мы видим, что VID и PID такие же, как параметры клавиатуры на компьютере.

5.3использованиеcat tty1Тест процесса

5.4 использованиеexec 0

Интеллектуальная рекомендация

Пошаговая загрузка файла Spring MVC-09 (на основе файла загрузки клиента Servlet3.0 + Html5)

пример тестовое задание Исходный код Несмотря на загрузку файлов в Servlet3.0 +, мы можем очень легко программировать на стороне сервера, но пользовательский интерфейс не очень дружелюбен. Одна HTML-ф.

Создайте многоканальное окно в приложениях Win32

Создайте многоканальное окно в приложениях Win32, создайте несколько оконных объектов одного и того же класса Windows, а окна объектов разных классов окон. .

Путь к рефакторингу IOS-APP (3) Введение в модульное тестирование

IOS-APP реконструкция дороги (1) структура сетевых запросов IOS-APP реконструкция дороги (два) Модельный дизайн При рефакторинге нам нужна форма, позволяющая вносить смелые изменения, обеспечивая при .

Tree——No.617 Merge Two Binary Trees

Problem： Given two binary trees and imagine that when you put one of them to cover the other, some nodes of the two trees are overlapped while the others are not. You need to merge them into a new bin.

Источник