介紹Linux操作系統(tǒng)下的USB硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)

1、介紹Linux操作系統(tǒng)下的USB硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)太多的弊端。USB使用一個(gè)4針插頭作為標(biāo)準(zhǔn)插頭，并通過(guò)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接頭，采用菊花瓣形式把所有外設(shè)連接起來(lái)，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(gè)設(shè)備并行操作，允許外設(shè)熱插拔。對(duì)于使用Linux系統(tǒng)，正確支持

2、和配置常見(jiàn)的USB設(shè)備，就是其使用必不可少的關(guān)鍵一步。模塊（驅(qū)動(dòng)程序）模塊（module）是在內(nèi)核空間運(yùn)行的程序，實(shí)際上是一種目標(biāo)對(duì)象文件，沒(méi)有鏈接，不能獨(dú)立運(yùn)行，但是可以裝載到系統(tǒng)中作為內(nèi)核的一部分運(yùn)行，從而可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)充內(nèi)核的功能。模塊最主要的用處就是用來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。Linux下對(duì)于一個(gè)硬件的驅(qū)動(dòng)，可以有兩種方式：直接加載到內(nèi)核代碼中，啟動(dòng)內(nèi)核時(shí)就會(huì)驅(qū)動(dòng)此硬件設(shè)備。另一種就是以模塊方式，編譯生成一個(gè).o文件。當(dāng)應(yīng)用程序需要時(shí)再加載進(jìn)內(nèi)核空間運(yùn)行。所以我們所說(shuō)的一個(gè)硬件的驅(qū)動(dòng)程序，通常指的就是一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊。設(shè)備文件對(duì)于一個(gè)設(shè)備，它可以在/dev下面存在一個(gè)對(duì)應(yīng)的邏輯設(shè)備節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)以文

3、件的形式存在，但它不是普通意義上的文件，它是設(shè)備文件，更確切的說(shuō)，它是設(shè)備節(jié)點(diǎn)。這個(gè)節(jié)點(diǎn)是通過(guò)mknod命令建立的，其中指定了主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)。主設(shè)備號(hào)表明了某一類設(shè)備，一般對(duì)應(yīng)著確定的驅(qū)動(dòng)程序；次設(shè)備 號(hào)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(gè)設(shè)備號(hào)是從/proc/devices文件中獲得的，所以一般是先有驅(qū)動(dòng)程序在內(nèi)核中，才有設(shè)備節(jié)點(diǎn)在目錄中。這個(gè)設(shè)備號(hào)（特指主設(shè)備號(hào)）的主要作用，就是聲明設(shè)備所使用的驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序和設(shè)備號(hào)是一一對(duì)應(yīng)的，當(dāng)你打開一個(gè)設(shè)備文件時(shí)，操作系統(tǒng)就已經(jīng)知道這個(gè)設(shè)備所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。SCSI 設(shè)備SCSI 是有別于IDE的一個(gè)計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)

4、接口?，F(xiàn)在大部分平板式掃描儀、CD-R刻錄機(jī)、MO光磁盤機(jī)等漸漸趨向使用SCSI接口，加之SCSI又能提供一個(gè)高速傳送通道，所以，接觸到SCSI設(shè)備的用戶會(huì)越來(lái)越多。Linux支持很多種的SCSI設(shè)備，例如：SCSI硬盤、SCSI光驅(qū)、SCSI磁帶機(jī)。更重要 的是，Linux提供了IDE設(shè)備對(duì)SCSI的模擬（ide-scsi.o模塊），我們通常會(huì)就把IDE光驅(qū)模擬為SCSI光驅(qū)進(jìn)行訪問(wèn)。因?yàn)樵?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(chǔ)設(shè)備，也模擬為SCSI硬盤而進(jìn)行訪問(wèn)。Linux硬件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)對(duì)于一個(gè)硬件，Linux是這樣來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)

5、的：首先，我們必須提供一個(gè).o的驅(qū)動(dòng)模塊文件（這里我們只說(shuō)明模塊方式，其實(shí)內(nèi)核方式是類似的）。 我們要使用這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序，首先要加載運(yùn)行它（insmod *.o）。這樣驅(qū)動(dòng)就會(huì)根據(jù)自己的類型（字符設(shè)備類型或塊設(shè)備類型，例如鼠標(biāo)就是字符設(shè)備而硬盤就是塊設(shè)備）向系統(tǒng)注冊(cè)，注冊(cè)成功系統(tǒng)會(huì)反饋一個(gè)主設(shè)備號(hào)，這個(gè)主設(shè)備號(hào)就是系統(tǒng)對(duì)它的唯一標(biāo)識(shí)（例如硬盤塊設(shè)備在/proc/devices中顯示的主設(shè)備號(hào)為3 ，我們用ls -l /dev/had看到的主設(shè)備就肯定是3）。驅(qū)動(dòng)就是根據(jù)此主設(shè)備號(hào)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)一般放置在/dev目錄下的設(shè)備文件（mknod命令用來(lái)創(chuàng)建它，它必須用主設(shè)備號(hào)這個(gè)參數(shù)）。在我們要訪問(wèn)此硬件

6、時(shí)，就可以對(duì)設(shè)備文件通過(guò)open、read、write等命令進(jìn)行。而驅(qū)動(dòng)就會(huì)接收到相應(yīng)的read、 write操作而根據(jù)自己的模塊中的相應(yīng)函數(shù)進(jìn)行。內(nèi)核中配置要啟用 Linux USB支持，首先進(jìn)入"USB support"節(jié)并啟用"Support for USB"選項(xiàng)（對(duì)應(yīng)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(dòng)程序。選項(xiàng)是"EHCI"（對(duì)應(yīng)模塊為ehci-hcd.o）、"UHCI"（對(duì)應(yīng)模塊為usb-uhci.o）、"UHCI (alternate drive

7、r)"和"OHCI"（對(duì)應(yīng)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(shè)備的主板或 PCI卡都需要有 USB主控制器芯片組。這個(gè)特別的芯片組與插入系統(tǒng)的 USB設(shè)備進(jìn)行相互操作，并負(fù)責(zé)處理允許 USB設(shè)備與系統(tǒng)其它部分通信所必需的所有低層次細(xì)節(jié)。Linux USB驅(qū)動(dòng)程序有三種不同的 USB主控制器選項(xiàng)是因?yàn)樵谥靼搴?PCI卡上有三種不同類型的 USB芯片。"EHCI"驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)成為實(shí)現(xiàn)新的高速 USB 2.0協(xié)議的 芯片提供支持。"OHCI"驅(qū)動(dòng)程序用

8、來(lái)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(dòng)程序用來(lái)為大多數(shù)其它 PC主板（包括 Intel和 Via）上的 USB實(shí)現(xiàn)提供支持。只需選擇與希望啟用的 USB支持的類型對(duì)應(yīng)的"?HCI"驅(qū)動(dòng)程序即可。如有疑惑，為保險(xiǎn)起見(jiàn)，可以啟用"EHCI"、"UHCI"（兩者中任選一種，它們之間沒(méi)有明顯的區(qū)別）和"OHCI"。啟用了"USB support"和適當(dāng)?shù)?quot;?HCI"USB主控制器驅(qū)動(dòng)程序后，使

9、USB啟動(dòng)并運(yùn)行只需再進(jìn)行幾個(gè)步驟。應(yīng)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(shí)際 USB外圍設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。例如，為了啟用對(duì) 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(dǎo)后，若/proc/bus/usb下沒(méi)有相應(yīng)USB設(shè)備信息，應(yīng)輸入以下命令將 USB設(shè)備文件系統(tǒng)手動(dòng)掛裝到 /proc/bus/usb： # mount -t usbdevfs none /proc/bus/usb為了在系統(tǒng)引導(dǎo)時(shí)自動(dòng)掛裝 USB設(shè)備文件系統(tǒng)，請(qǐng)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(shí)候，我們的USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)并不包含在內(nèi)核中。其實(shí)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(duì)應(yīng)USB設(shè)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(chǔ)模塊usb-uhci.o（已經(jīng)提過(guò)）usb-ohci.o（已經(jīng)提過(guò)）uhci.o另一個(gè)uhci驅(qū)動(dòng)程序，我也不知道有什么用，一般不要加載，會(huì)死機(jī)的ehci-hcd.o（已經(jīng)提過(guò) usb2.0）hid.oUSB人機(jī)界面設(shè)備，像鼠標(biāo)呀、鍵盤呀都需要usb-storage.oUSB存儲(chǔ)設(shè)備，U盤等用到相關(guān)模塊ide-disk.oIDE硬盤ide-scsi.o把IDE設(shè)備模擬SCSI接口scsi_mod.oSCSI支持注意kernel config其中一項(xiàng)：Probe all LUNs on each SCSI device最好選上，要不某些同時(shí)支持多個(gè)口的讀卡器只能顯

12、示一個(gè)。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(xiàng)，來(lái)支持多個(gè)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(cè)U盤、SCSI探測(cè)中會(huì)用到）常見(jiàn)USB設(shè)備及其配置 在Linux 2.4的內(nèi)核中已經(jīng)支持不下20種設(shè)備。它支持幾乎所有的通用設(shè)備如鍵盤、鼠標(biāo)、modem、打印機(jī)等，并不斷地添加廠商新的設(shè)備象數(shù)碼相機(jī)、MP3、網(wǎng)卡等。下面就是幾個(gè)最常見(jiàn)設(shè)備的介紹和使用方法：USB鼠標(biāo)： 鍵盤和鼠標(biāo)屬于低速的輸入設(shè)備，對(duì)于已經(jīng)為用戶認(rèn)可的PS/2

13、接口，USB鍵盤和USB鼠標(biāo)似乎并沒(méi)有太多更優(yōu)越的地方。現(xiàn)在的大部分鼠標(biāo)采用 了PS/2接口，不過(guò)USB接口的鼠標(biāo)也越來(lái)越多，兩者相比，各有優(yōu)勢(shì)：一般來(lái)說(shuō)，USB的鼠標(biāo)接口的帶寬大于PS/2鼠標(biāo)，也就是說(shuō)在同樣的時(shí)間內(nèi)， USB鼠標(biāo)掃描次數(shù)就要多于PS/2鼠標(biāo)，這樣在定位上USB鼠標(biāo)就更為精確；同時(shí)USB接口鼠標(biāo)的默認(rèn)采樣率也比較高，達(dá)到125HZ，而PS/2接口 的鼠標(biāo)僅有 40HZ（Windows 9x/Me）或是60HZ（Windows NT/2000）。對(duì)于USB設(shè)備你當(dāng)然必須先插入相應(yīng)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(dòng)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(jiàn)，但是下來(lái)的發(fā)展，鍵盤將向USB接口靠攏。使用USB鍵盤基本上沒(méi)有太多 的要求，只需在主板的BIOS設(shè)定對(duì)USB鍵盤的支持，就可以在各系統(tǒng)中完全無(wú)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(gè) 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(jì)算機(jī)的后面。同樣你當(dāng)然必須先插入相應(yīng)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(shí)，運(yùn)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(dòng)hid模塊和input模塊也是必要的。U盤和USB讀卡器： 數(shù)碼存儲(chǔ)設(shè)備現(xiàn)在對(duì)我們來(lái)說(shuō)已經(jīng)是相當(dāng)普遍的了。CF卡、SD卡、Memory Stick等存儲(chǔ)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(jī)也都是USB接口和計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。更我們 的U盤、USB硬盤，作為移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，已經(jīng)成為我們的必須裝備。在Linux下這些設(shè)備通常都是以一種叫做usb-storage的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。要使用他們必須加載此模塊modprobe usb-storage當(dāng)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(xiǎn)盤