Linux как usb device

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

Как в Linux посмотреть подключенные USB устройства

В настоящее время многие компьютерные периферийные устройства, такие как веб-камеры, мыши, сканеры, принтеры, жесткие диски, USB (Pendrive) подключаются по USB. После того, как эти устройства подключены к рабочему столу или серверу, важно знать имя устройства или путь к нему. Это помогает идентифицировать USB устройства для таких задач, как форматирование или отключение.

В Linux все файлы устройств хранятся в каталоге /dev и должны быть доступны во время загрузки системы.

В этой статье я покажу вам различные способы как в ubuntu посмотреть usb устройства. Большинство команд, упомянутых здесь, должны работать практически на всех дистрибутивах Linux. Например Ubuntu, Debian, Mint.

Просмотр списка имен USB устройств с помощью команды df

Команда df — это полезная команда, которая может помочь составить список всех подключенных томов, включая USB-накопители.

Как только USB-устройство подключается в систему Linux, это устройство автоматически монтируется в раздел /media и становится готовым к использованию.

Из приведенного выше вывода следует, что у меня есть 1 USB-накопитель /dev/sdb с 2 разделами /dev/sdb1 и /dev/sdb2

Список имен подключенных USB — устройств с помощью команды lsblk

Команда Lsblk используется для перечисления всех блочных устройств в системе Linux. Из списка можно фильтровать USB-устройства с помощью команды grep.

Чтобы получить дополнительную информацию, такую как UUID, производитель и тип файловой системы, используйте команду blkid, как показано на рисунке ниже.

Список USB — устройств с помощью команды fdisk

Вы можете использовать старую добрую команду fdisk, которая используется для разбиения томов на разделы, чтобы перечислить все разделы в системе Linux, включая USB-накопители.

Запятая будет отображать подробную информацию о вашем USB-томе, включая разделы , размер тома, секторы и тип файловой системы.

Список сведений о подключенных USB-устройствах с помощью команды lsusb

Команда lsusb, также известная как команда “List USB”, используется в Linux для перечисления всех USB-устройств, подключенных к системе.

На выводе выше отображается идентификатор шины, идентификатор устройства, идентификатор USB, а также поставщик или производитель USB-устройств

Команда lsusb перечисляет подключенные устройства и не предоставляет дополнительной информации о USB-устройствах.

Для получения дополнительной информации о подключенных USB устройствах используйте команду dmesg. Команда dmesg, также известная как “сообщение драйвера” или “показать сообщение”, используется для проверки загрузочных сообщений. Кроме того, эта команда используется для отладки проблем, связанных с оборудованием и печати сообщений, генерируемых драйверами устройств.

Вы можете использовать команду dmesg и grep, чтобы сузиться до USB-устройств.

Кроме того, вы можете передать вывод команды dmesg в less для облегчения прокрутки.

На выходе вы можете найти определенную строку, нажав клавишу прямой косой черты ( / ) на клавиатуре, а затем имя или идентификатор устройства USB-устройства.

В моем случае я ищу дополнительную информацию о USB устройстве под названием SanDisk.

Поиск USB-накопителя

Список USB контроллеров и устройств, использующих USB устройства

Команда usb-devices-это сценарий оболочки, который позволяет вам перечислить все USB-контроллеры и USB-устройства, подключенные к вашему компьютеру. Он печатает детали USB-устройства, такие как производитель, название продукта, серийный номер и многое другое. Вот вывод команды:

Заключение

В этой статье мы продемонстрировали различные способы просмотра USB-устройств, подключенных к системе Linux.

Источник

USB устройства

USB — Universal Serial Bus (Универсальная последовательная шина) была разработана консорциумом компаний с целью предоставить единственную, простую шину для подключения периферии.

Дизайн USB позволяет устройствам подключаться на лету, используя для подключения стандартные гнезда. USB устройства включают в себя: клавиатуры, мыши, принтеры, сканеры, жесткие диски, флэш-драйвы, камеры, модемы, сетевые адаптеры и колонки, а их список постоянно растёт.

Имеющаяся в Linux поддержка USB устройств достаточно всеобъемлюща, но ряд устройств требуют специальных драйверов, а другие, преимущественно принтеры и сканеры, могут не поддерживаться или поддерживаться лишь частично.

Компьютерные системы могут содержать один или более контроллеров или хабов, предназначенных для подключения USB устройств или другого (внешнего) хаба. Хаб может поддерживать до 7 устройств, которые, в свою очередь, могут иметь дополнительные хабы. Хаб внутри системного блока называется root hub (корневой хаб). Каждая такая звездоподобная топология может поддерживать до 127 хабов или устройств.

Говоря USB порт, мы подразумеваем возможность поддержки USB в компьютере и гнездо для подключения, а не внутренний адрес порта, используемый устройством.

Многослойность USB системы позволяет хосту определить характеристики USB устройства, включая класс, имя производителя, имя устройства, требования к напряжению, скорость, уровень поддержки USB и другие функции.

Модуль поддержки USB устройств в Linux

USB устройства в настоящее время полностью поддерживаются в Linux. Большая часть изменений проявилась в ветке ядра 2.6, хотя определённая поддержка имелась даже в ядрах 2.2. Linux поддерживает как USB 2.0, так и ранние спецификации. Ввиду подключения на лету (горячего подключения), заложенной в самой природе USB, поддержка обычно производится посредством модулей ядра, которые могут загружаться или выгружаться по необходимости.

Команда lspci позволяет отобразить USB устройства:

Вывод команды показывает, что в системе имеются 3 USB контроллера.

С помощью команды lsmod можно отобразить загруженные USB модули:

Отображение подключенных USB устройств

Сводная информация о подключенных в настоящее время USB устройствах содержится в файле /proc/bus/usb/devices.

Вывести её можно следующей командой:

В листинге Spd=480 соответствует шине USB 2.0, а Spd=12 — устройствам USB 1.1. Далее в списке видно, что к системе в настоящее время подключено 1 USB устройство — Microsoft Natural Ergonomic Keyboard 400 (Spd=1.5).

На этой клавиатуре я, естественно, и набираю данный текст.

Иерархию подключения USB устройств позволяет увидеть команда lsusb с опцией -t:

Вывод информации о конкретном USB устройстве можно получить следующей командой:

Подключение USB устройства на лету

Новые системы Linux имеют поддержку подключения USB устройств на лету (горячее подключение), что подразумевает подключение устройства к работающей системе, которая должна:

• определить тип USB устройства, найти драйвер и запустить его;
• связать драйвер с устройством;
• уведомить о USB устройстве другие подсистемы.

Источник