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linuxusb驱动开发（ubuntu安装usb驱动安装）

iseeyu2年前 (2024-05-08)抖音资讯115

Spac5xx的实现是按照标准的USB VIDEO设备的驱动框架编写（其具体的驱动框架可参照
/usr/src/linux/drivers/usb/usbvideo.c文件），整个源程序由四个主体部分组成：

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设备模块的初始化模块和卸载模块，上层软件接口模块，数据传输模块。

具体的模块分析如下：

一、初始化设备模块

该驱动采用了显式的模块初始化和消除函数，即调用module_init来初始化一个模块，并在卸载时调用moduel-exit函数

其具体实现如下：

1、模块初始化：总结送免费学习资料（包含视频、技术学习路线图谱、文档等）

 

2、模块卸载：

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关键数据结构 USB驱动结构，即插即用功能的实现

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用两个函数调用spca5xx_probe 和spca5xx_disconnect来支持USB设备的即插即用功能：
a -- spca5xx_probe具体实现如下：

static void * spca5xx_probe (struct usb_device *dev, unsigned int ifnum, const struct usb_device_id *id) 
{    
	struct usb_interface_descriptor *interface;          //USB设备接口描述符 
	struct usb_spca50x *spca50x;                    //物理设备数据结构 
	int err_probe;   
	int i;    
	if (dev->descriptor.bNumConfigurations != 1)        //探测设备是不是可配置 
		goto nodevice;   
	if (ifnum > 0)     
		goto nodevice;    
	interface = &dev->actconfig->interface[ifnum].altsetting[0];  
	MOD_INC_USE_COUNT;    
	interface = &intf->altsetting[0].desc;   
	if (interface->bInterfaceNumber > 0)     
		goto nodevice;    
	if ((spca50x = kmalloc (sizeof (struct usb_spca50x), GFP_KERNEL)) == NULL) //分配物理地址空间 
	{        
		err ("couldn't kmalloc spca50x struct");       
		goto error;     
	}    
 
	memset (spca50x, 0, sizeof (struct usb_spca50x));   
	spca50x->dev = dev;    
	spca50x->iface = interface->bInterfaceNumber;    
	if ((err_probe = spcaDetectCamera (spca50x)) < 0)       //具体物理设备查找，匹配厂商号，设备号（在子程序中） 
	{        
		err (" Devices not found !! ");       
		goto error;     
	}    
	PDEBUG (0, "Camera type %s ", Plist[spca50x->cameratype].name)
	for (i = 0; i < SPCA50X_NUMFRAMES; i++)      
		init_waitqueue_head (&spca50x->frame[i].wq);     //初始化帧等待队列 
		init_waitqueue_head (&spca50x->wq);            //初始化驱动等待队列 
 
	if (!spca50x_configure (spca50x))                  //物理设备配置（主要完成传感器侦测和图形参数配置），主要思想是给控制寄存器写值，读回其返回值，以此判断具体的传感器型号 
	{        
		spca50x->user = 0;        
		init_MUTEX (&spca50x->lock);                  //信号量初始化 
		init_MUTEX (&spca50x->buf_lock);        
		spca50x->v4l_lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;       
		spca50x->buf_state = BUF_NOT_ALLOCATED;     
	}                                    
	else     
	{
		err ("Failed to configure camera");       
			goto error;     
	} 
  
 
	/* Init video stuff */ 
  
	spca50x->vdev = video_device_alloc ();           //设备控制块内存分配 
	if (!spca50x->vdev)     
		goto error;
	memcpy (spca50x->vdev, &spca50x_template, sizeof (spca50x_template));  
	//系统调用的挂接，在此将驱动实现的系统调用，挂到内核中 
	video_set_drvdata (spca50x->vdev, spca50x); 
  
		if (video_register_device (spca50x->vdev, VFL_TYPE_GRABBER, video_nr) < 0)     
	{                                            
	//video设备注册 
		err ("video_register_device failed");       
		goto error;     
	} 
  
	spca50x->present = 1;   
	if (spca50x->force_rgb) 
    
		info ("data format set to RGB");   
	spca50x->task.sync = 0; 
  
	spca50x->task.routine = auto_bh;   
	spca50x->task.data = spca50x;   
	spca50x->bh_requested = 0; 
			
	MOD_DEC_USE_COUNT; //增加模块使用数 
	return spca50x; //返回数剧结构 
error://错误处理 
	if (spca50x->vdev)     
	{ 
      
		if (spca50x->vdev->minor == -1) 
       
			video_device_release (spca50x->vdev);       
		else 
       
			video_unregister_device (spca50x->vdev);       
		spca50x->vdev = NULL;     
	} 
  
	if (spca50x)     
	{ 
      
		kfree (spca50x);       
		spca50x = NULL;     
	} 
  
	MOD_DEC_USE_COUNT;   
	return NULL; 
nodevice: 
  
	return NULL; 
}

b -- Spca5xx_disconnect 的具体实现如下：总结送免费学习资料（包含视频、技术学习路线图谱、文档等）

static void  spca5xx_disconnect (struct usb_device *dev, void *ptr) 
{    
	struct usb_spca50x *spca50x = (struct usb_spca50x *) ptr;   
	int n;    
	MOD_INC_USE_COUNT; //增加模块使用数 
	if (!spca50x)     
		return;    
	down (&spca50x->lock); //减少信号量 
	spca50x->present = 0;  //驱动卸载置0 
	for (n = 0; n < SPCA50X_NUMFRAMES; n++)       //标示所有帧ABORTING状态 
	{
		spca50x->frame[n].grabstate = FRAME_ABORTING;     
		spca50x->curframe = -1;   
	
	}
	 for (n = 0; n < SPCA50X_NUMFRAMES; n++)       //唤醒所有等待进程 
	{
		if (waitqueue_active (&spca50x->frame[n].wq))       
			wake_up_interruptible (&spca50x->frame[n].wq);   
		
		if (waitqueue_active (&spca50x->wq))        
			wake_up_interruptible (&spca50x->wq);    
	}
	spca5xx_kill_isoc(spca50x);  //子函数终止URB包的传输 
	PDEBUG (3,"Disconnect Kill isoc done");    
	up (&spca50x->lock);  //增加信号量 
	while(spca50x->user) /如果还有进程在使用，进程切换       
		schedule();      
	down (&spca50x->lock);     
	if (spca50x->vdev)  
	{       
		video_unregister_device (spca50x->vdev);   //注销video设备 
		usb_driver_release_interface (&spca5xx_driver,&spca50x->dev->actconfig->interface[spca50x->iface]); //端口释放 
		spca50x->dev = NULL;       
	}
	up (&spca50x->lock); 
#ifdef CONFIG_PROC_FS        
	destroy_proc_spca50x_cam (spca50x); //注销PROC文件 
#endif /* CONFIG_PROC_FS */ 
       
	if (spca50x && !spca50x->user)                      //释放内存空间 
	{           
		spca5xx_dealloc (spca50x);          
		kfree (spca50x);          
		spca50x = NULL;        
	}    
	MOD_DEC_USE_COUNT;                              //减少模块记数 
	PDEBUG (3, "Disconnect complete"); 
}

二、上层软件接口模块：

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该模块通过file_operations数据结构，依据V4L协议规范，实现设备的关键系统调用，实现设备文件化的UNIX系统设计特点。作为摄像头驱动，其功能在于数据采集，而没有向摄像头输出的功能，因此在源码中没有实现write系统调用。

其关键的数据结构如下：

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1． Open功能

完成设备的打开和初始化，并初始化解码器模块。其具体实现如下：

static int spca5xx_open(struct video_device *vdev, int flags) 
{    
	struct usb_spca50x *spca50x = video_get_drvdata (vdev); 
	int err; 
	MOD_INC_USE_COUNT;                         //增加模块记数 
	down (&spca50x->lock); 
	err = -ENODEV; 
 
	if (!spca50x->present) //检查设备是不是存在，有不有驱动，是不是忙 
		goto out; 
	err = -EBUSY; 
	if (spca50x->user) 
		goto out; 
	err = -ENOMEM; 
	if (spca50x_alloc (spca50x)) 
		goto out; 
	
	err = spca50x_init_source (spca50x); //初始化传感器和解码模块,在此函数的实现中，对每一款DSP芯片的初始化都不一样，对中星微301P的DSP芯片的初始化在子函数zc3xx_init，其实现方法为寄存器填值。 
	if (err != 0)
	{        
		PDEBUG (0, "DEALLOC error on spca50x_init_source\n"); 
		up (&spca50x->lock); 
		spca5xx_dealloc (spca50x); 
		goto out2; 
	} 
 
	spca5xx_initDecoder(spca50x);                  //解码模块初始化，其模块的具体实现采用的是huffman算法 spca5xx_setFrameDecoder(spca50x); 
	spca50x->user++;    
	
	err = spca50x_init_isoc (spca50x); //初始化URB(usb request block) 包，启动摄相头，采用同步传输的方式传送数据 
	if (err) 
	{        
		PDEBUG (0, " DEALLOC error on init_Isoc\n"); 
		spca50x->user--;        
		spca5xx_kill_isoc (spca50x); 
		up (&spca50x->lock); 
		spca5xx_dealloc (spca50x); 
		goto out2;
	}    
 
	spca50x->brightness = spca50x_get_brghtness (spca50x) << 8; 
	spca50x->whiteness = 0; 
 
out:    
	up (&spca50x->lock); 
out2:   
	if (err) 
		MOD_DEC_USE_COUNT;   
	if (err) 
	{        
		PDEBUG (2, "Open failed"); 
	}   
	else     
	{        
		PDEBUG (2, "Open done"); 
 	}    
	return err; 
}

2.Close功能

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完成设备的关闭，其具体过程是：

 

3、 Read功能

完成数据的读取，其主要的工作就是将数据由内核空间传送到进程用户空间

static long spca5xx_rea(struct video_device *dev, char * buf, unsigned long count,int noblock) 
{   
	struct usb_spca50x *spca50x = video_get_drvdata (dev);   
	int i;   
	int frmx = -1;   
	int rc;   
	volatile struct spca50x_frame *frame; 
	
        if(down_interruptible(&spca50x->lock))  //获取信号量 
		return -EINTR; 
	
        if(!dev || !buf){//判断设备情况 
		up(&spca50x->lock);     
		return -EFAULT; 
	}  
  
	if(!spca50x->dev){     
		up(&spca50x->lock);     
		return -EIO; 
	} 
  	
	if (!spca50x->streaming){     
		up(&spca50x->lock);     
		return -EIO; 
	} 
	
        if((rc = wait_event_interruptible(spca50x->wq,     //在指定的队列上睡眠，直到参数2的条件为真 
              spca50x->frame[0].grabstate == FRAME_DONE || 
              spca50x->frame[1].grabstate == FRAME_DONE ||               
	      spca50x->frame[2].grabstate == FRAME_DONE ||               
              spca50x->frame[3].grabstate == FRAME_DONE )))	
        {               
		up(&spca50x->lock);               
		return rc;        
	}  
  
 
	for (i = 0; i < SPCA50X_NUMFRAMES; i++)         //当数据到来 
		if (spca50x->frame[i].grabstate == FRAME_DONE)   //标识数已到 
			frmx = i;   
	if (frmx < 0)     
	{ 
      
		PDEBUG(2, "Couldnt find a frame ready to be read.");       
		up(&spca50x->lock);       
		return -EFAULT;     
	} 
  
	frame = &spca50x->frame[frmx]; 
	PDEBUG (2, "count asked: %d available: %d", (int) count,(int) frame->scanlength);   
	if (count > frame->scanlength)     
		count = frame->scanlength; 
  
	if ((i = copy_to_user (buf, frame->data, count)))   //实现用户空间和内核空间的数据贝 
	{ 
      
		PDEBUG (2, "Copy failed! %d bytes not copied", i);           
		up(&spca50x->lock);       
		return -EFAULT;     
	} 
  
	/* Release the frame */  
	frame->grabstate = FRAME_READY; //标识数据已空 
	up(&spca50x->lock);                           
	return count;//返回拷贝的数据数 
}

4、Mmap功能

实现将设备内存映射到用户进程的地址空间的功能，其关键函数是remap_page_range，其具体实现如下：

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5、Ioctl功能：

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实现文件信息的获取功能

 

spca5xx_do_ioctl函数的实现依赖于不同的硬件，本驱动为了支持多种芯片，实现程序过于繁琐，其主要思想是通过copy_to_user(arg,b,sizeof(struct video_capability)函数将设备信息传递给用户进程。

三、数据传输模块

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源程序采用tasklet来实现同步快速传递数据，并通过spcadecode.c上的软件解码模块实现图形信息的解码。此模块的入口点挂节在spca_open函数中，其具体的函数为spca50x_init_isoc。当设备被打开时，同步传输数据也已经开始，并通过spca50x_move_data函数将数据传递给驱动程序，驱动程序通过轮询的办法实现对数据的访问。

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值得一提的是spcadecode.c上解码模块将原始压缩图形数据流yyuyv，yuvy， jpeg411，jpeg422解码为RGB图形，但此部分解压缩算法的实现也依赖于压缩的格式，归根结底依赖于DSP（数字处理芯片）中的硬件压缩算法。总结送免费学习资料（包含视频、技术学习路线图谱、文档等）

四．USB CORE的支持

LINUX下的USB设备对下层硬件的操作依靠系统实现的USB CORE层，USB CORE对上层驱动提供了众多函数接口如：usb_control_msg，usb_sndctrlpipe等，其中最典型的使用为源码中对USB端点寄存器的读写函数spca50x_reg_write和spca50x_reg_read等，具体实现如下：（举spca50x_reg_write的实现，其他类似）

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总结；

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