介紹Linux操作系統(tǒng)下的USB硬件設備驅(qū)動

1、介紹Linux操作系統(tǒng)下的USB硬件設備驅(qū)動摘自網(wǎng)上USB 是英文"Universal Serial Bus"的縮寫，意為"通用串行總線"。是由Compaq(康柏)、DEC、IBM、Intel、NEC、微軟以及Northern Telecom（北方電訊）等公司于1994年11月共同提出的，主要目的就是為了解決接口標準太多的弊端。USB使用一個4針插頭作為標準插頭，并通過這個標準接頭，采用菊花瓣形式把所有外設連接起來，它采用串行方式傳輸數(shù)據(jù)，目前最大數(shù)據(jù)傳輸率為12Mbps, 支持多數(shù)據(jù)流和多個設備并行操作，允許外設熱插拔。對于使用Linux系統(tǒng)，正確支持

2、和配置常見的USB設備，就是其使用必不可少的關(guān)鍵一步。模塊（驅(qū)動程序）模塊（module）是在內(nèi)核空間運行的程序，實際上是一種目標對象文件，沒有鏈接，不能獨立運行，但是可以裝載到系統(tǒng)中作為內(nèi)核的一部分運行，從而可以動態(tài)擴充內(nèi)核的功能。模塊最主要的用處就是用來實現(xiàn)設備驅(qū)動程序。Linux下對于一個硬件的驅(qū)動，可以有兩種方式：直接加載到內(nèi)核代碼中，啟動內(nèi)核時就會驅(qū)動此硬件設備。另一種就是以模塊方式，編譯生成一個.o文件。當應用程序需要時再加載進內(nèi)核空間運行。所以我們所說的一個硬件的驅(qū)動程序，通常指的就是一個驅(qū)動模塊。設備文件對于一個設備，它可以在/dev下面存在一個對應的邏輯設備節(jié)點，這個節(jié)點以文

3、件的形式存在，但它不是普通意義上的文件，它是設備文件，更確切的說，它是設備節(jié)點。這個節(jié)點是通過mknod命令建立的，其中指定了主設備號和次設備號。主設備號表明了某一類設備，一般對應著確定的驅(qū)動程序；次設備 號一般是區(qū)分不同屬性，例如不同的使用方法，不同的位置，不同的操作。這個設備號是從/proc/devices文件中獲得的，所以一般是先有驅(qū)動程序在內(nèi)核中，才有設備節(jié)點在目錄中。這個設備號（特指主設備號）的主要作用，就是聲明設備所使用的驅(qū)動程序。驅(qū)動程序和設備號是一一對應的，當你打開一個設備文件時，操作系統(tǒng)就已經(jīng)知道這個設備所對應的驅(qū)動程序。SCSI 設備SCSI 是有別于IDE的一個計算機標準

4、接口。現(xiàn)在大部分平板式掃描儀、CD-R刻錄機、MO光磁盤機等漸漸趨向使用SCSI接口，加之SCSI又能提供一個高速傳送通道，所以，接觸到SCSI設備的用戶會越來越多。Linux支持很多種的SCSI設備，例如：SCSI硬盤、SCSI光驅(qū)、SCSI磁帶機。更重要 的是，Linux提供了IDE設備對SCSI的模擬（ide-scsi.o模塊），我們通常會就把IDE光驅(qū)模擬為SCSI光驅(qū)進行訪問。因為在 Linux中很多軟件都只能操作SCSI光驅(qū)。例如大多數(shù)刻錄軟件、一些媒體播放軟件。通常我們的USB存儲設備，也模擬為SCSI硬盤而進行訪問。Linux硬件驅(qū)動架構(gòu)對于一個硬件，Linux是這樣來進行驅(qū)動

5、的：首先，我們必須提供一個.o的驅(qū)動模塊文件（這里我們只說明模塊方式，其實內(nèi)核方式是類似的）。 我們要使用這個驅(qū)動程序，首先要加載運行它（insmod *.o）。這樣驅(qū)動就會根據(jù)自己的類型（字符設備類型或塊設備類型，例如鼠標就是字符設備而硬盤就是塊設備）向系統(tǒng)注冊，注冊成功系統(tǒng)會反饋一個主設備號，這個主設備號就是系統(tǒng)對它的唯一標識（例如硬盤塊設備在/proc/devices中顯示的主設備號為3 ，我們用ls -l /dev/had看到的主設備就肯定是3）。驅(qū)動就是根據(jù)此主設備號來創(chuàng)建一個一般放置在/dev目錄下的設備文件（mknod命令用來創(chuàng)建它，它必須用主設備號這個參數(shù)）。在我們要訪問此硬件

6、時，就可以對設備文件通過open、read、write等命令進行。而驅(qū)動就會接收到相應的read、 write操作而根據(jù)自己的模塊中的相應函數(shù)進行。內(nèi)核中配置要啟用 Linux USB支持，首先進入"USB support"節(jié)并啟用"Support for USB"選項（對應模塊為usbcore.o）。特別地，現(xiàn)在需要選擇用于系統(tǒng)的正確 USB主控制器驅(qū)動程序。選項是"EHCI"（對應模塊為ehci-hcd.o）、"UHCI"（對應模塊為usb-uhci.o）、"UHCI (alternate drive

7、r)"和"OHCI"（對應模塊為usb-ohci.o）。要理解"EHCI"及其同類是什么，首先要知道每塊支持插入 USB設備的主板或 PCI卡都需要有 USB主控制器芯片組。這個特別的芯片組與插入系統(tǒng)的 USB設備進行相互操作，并負責處理允許 USB設備與系統(tǒng)其它部分通信所必需的所有低層次細節(jié)。Linux USB驅(qū)動程序有三種不同的 USB主控制器選項是因為在主板和 PCI卡上有三種不同類型的 USB芯片。"EHCI"驅(qū)動程序設計成為實現(xiàn)新的高速 USB 2.0協(xié)議的 芯片提供支持。"OHCI"驅(qū)動程序用

8、來為非 PC系統(tǒng)上的（以及帶有 SiS和 ALi芯片組的 PC主板上的）USB芯片提供支持。"UHCI"驅(qū)動程序用來為大多數(shù)其它 PC主板（包括 Intel和 Via）上的 USB實現(xiàn)提供支持。只需選擇與希望啟用的 USB支持的類型對應的"?HCI"驅(qū)動程序即可。如有疑惑，為保險起見，可以啟用"EHCI"、"UHCI"（兩者中任選一種，它們之間沒有明顯的區(qū)別）和"OHCI"。啟用了"USB support"和適當?shù)?quot;?HCI"USB主控制器驅(qū)動程序后，使

9、USB啟動并運行只需再進行幾個步驟。應該啟用"Preliminary USB device filesystem"，然后確保啟用所有特定于將與 Linux一起使用的實際 USB外圍設備的驅(qū)動程序。例如，為了啟用對 USB游戲控制器的支持，我啟用了"USB Human Interface Device (full HID) support"。我還啟用了主"Input core support"節(jié)下的"Input core support"和"Joystick support"。一旦用新的已啟用 U

10、SB的內(nèi)核重新引導后，若/proc/bus/usb下沒有相應USB設備信息，應輸入以下命令將 USB設備文件系統(tǒng)手動掛裝到 /proc/bus/usb： # mount -t usbdevfs none /proc/bus/usb為了在系統(tǒng)引導時自動掛裝 USB設備文件系統(tǒng)，請將下面一行添加到 /etc/fstab中的 /proc掛裝行之后：none /proc/bus/usb usbdevfs defaults 0 0模塊的配置方法在很多時候，我們的USB設備驅(qū)動并不包含在內(nèi)核中。其實我們只要根據(jù)它所需要使用的模塊，逐一加載。就可以使它啟作用。對應USB設備下面一些模塊是關(guān)鍵的。usbcor

11、e.o要支持usb所需要的最基礎模塊usb-uhci.o（已經(jīng)提過）usb-ohci.o（已經(jīng)提過）uhci.o另一個uhci驅(qū)動程序，我也不知道有什么用，一般不要加載，會死機的ehci-hcd.o（已經(jīng)提過 usb2.0）hid.oUSB人機界面設備，像鼠標呀、鍵盤呀都需要usb-storage.oUSB存儲設備，U盤等用到相關(guān)模塊ide-disk.oIDE硬盤ide-scsi.o把IDE設備模擬SCSI接口scsi_mod.oSCSI支持注意kernel config其中一項：Probe all LUNs on each SCSI device最好選上，要不某些同時支持多個口的讀卡器只能顯

12、示一個。若模塊方式就要帶參數(shù)安裝或提前在/etc/modules.conf中加入以下項，來支持多個LUN。add options scsi_mod max_scsi_luns=9 sd_mod.oSCSI硬盤sr_mod.oSCSI光盤sg.oSCSI通用支持（在某些探測U盤、SCSI探測中會用到）常見USB設備及其配置 在Linux 2.4的內(nèi)核中已經(jīng)支持不下20種設備。它支持幾乎所有的通用設備如鍵盤、鼠標、modem、打印機等，并不斷地添加廠商新的設備象數(shù)碼相機、MP3、網(wǎng)卡等。下面就是幾個最常見設備的介紹和使用方法：USB鼠標： 鍵盤和鼠標屬于低速的輸入設備，對于已經(jīng)為用戶認可的PS/2

13、接口，USB鍵盤和USB鼠標似乎并沒有太多更優(yōu)越的地方?，F(xiàn)在的大部分鼠標采用 了PS/2接口，不過USB接口的鼠標也越來越多，兩者相比，各有優(yōu)勢：一般來說，USB的鼠標接口的帶寬大于PS/2鼠標，也就是說在同樣的時間內(nèi)， USB鼠標掃描次數(shù)就要多于PS/2鼠標，這樣在定位上USB鼠標就更為精確；同時USB接口鼠標的默認采樣率也比較高，達到125HZ，而PS/2接口 的鼠標僅有 40HZ（Windows 9x/Me）或是60HZ（Windows NT/2000）。對于USB設備你當然必須先插入相應的USB控制器模塊：usb-uhci.o或usb-ohci.omodprobe usb-uhcimo

14、dprobe usbmouse modprobe mousedev若你把HID input layer支持和input core支持也作為模塊方式安裝，那么啟動hid模塊和input模塊也是必要的。modprobe hid modprobe inputUSB鍵盤： 一般的，我們現(xiàn)在使用的鍵盤大多是PS/2的，USB鍵盤還比較少見，但是下來的發(fā)展，鍵盤將向USB接口靠攏。使用USB鍵盤基本上沒有太多 的要求，只需在主板的BIOS設定對USB鍵盤的支持，就可以在各系統(tǒng)中完全無障礙的使用，而且更可以真正做到在即插即用和熱插拔使用,并能提供兩個 USB連接埠：讓您可以輕易地直接將具有USB接頭的裝置接

15、在您的鍵盤上，而非計算機的后面。同樣你當然必須先插入相應的USB控制器模塊：usb-uhci.o或usb-ohci.omodprobe usb-uhci然后您還必須插入鍵盤模塊usbkbd.o，以及keybdev.o，這樣usb鍵盤才能夠正常工作。此時，運行的系統(tǒng)命令：modprobe usbkbdmodprobe keybdev同樣若你把HID input layer支持和input core支持也作為模塊方式安裝，那么啟動hid模塊和input模塊也是必要的。U盤和USB讀卡器： 數(shù)碼存儲設備現(xiàn)在對我們來說已經(jīng)是相當普遍的了。CF卡、SD卡、Memory Stick等存儲卡已經(jīng)遍及我們的身邊，通常，他們的讀卡器都是USB接口的。另外，很多MP3、數(shù)碼相機也都是USB接口和計算機進行數(shù)據(jù)傳遞。更我們 的U盤、USB硬盤，作為移動存儲設備，已經(jīng)成為我們的必須裝備。在Linux下這些設備通常都是以一種叫做usb-storage的方式進行驅(qū)動。要使用他們必須加載此模塊modprobe usb-storage當然，usbcore.o和usb-uhci.o或usb-ohci也肯定是不可缺少的。另外，若你系統(tǒng)中SCSI支持也是模塊方式，那么下面的模塊也要加載modprobe scsi_mod modprobe sd_mod在加載完這些模塊后，我們插入U盤