USB驱动程序涉及的概念及框架

Posted 2020-11-14 -glb

引入：当我们把一个USB设备接入PC机时，会出现什么样的现象？

现象：把USB设备接到PC
1.右下角弹出“发现android phone”
2.跳出一个对话框，提示你安装驱动程序

首先来看一下，USB驱动程序的框架：

USB驱动程序框架：
app：
------------------------------------------------
                USB设备驱动程序
内核---------------------------------------
                USB总线驱动程序（这部分不需要太关心）
------------------------------------------------
                USB主机控制器
硬件 -------------
                USB设备

 

 

问1. 既然还没有驱动程序，为何能知道是"android phone"
答1. widows里已经有了USB的总线驱动程序，接入USB设备后，是"总线驱动程序"知道你是"android phone"
提示你安装的是"设备驱动程序"

USB总线驱动程序负责：识别USB设备，给USB设备找到对应的驱动程序。

问2. USB设备种类非常多，为什么一接入电脑，就能识别出来？
答2. PC和USB设备都得遵守一些规范。
比如：USB设备接入电脑后，PC机会发出"你是什么"？
USB设备就必须回答"我是xxx",并且回答的语言必须相同。
USB总线驱动程序会发出某些命令想获取设备信息（描述符），
USB设备必须返回"描述符"给PC

问3. PC机上接有很多的USB设备，怎么分辨它们？
USB接口只有4条线：5v，GND，D-，D+
答3. 每一个USB设备接入PC时，USB总线驱动程序都会给它分配一个编号
接在USB总线上的每一个USB设备都有自己的编号（地址）
PC机想访问某个USB设备时，发出的命令都含有对应的编号（地址）

问4. USB设备刚接入PC时，还没有编号，那么PC怎么把"分配的编号"告诉它？
答4. 新接入的USB设备的默认编号是0，在未分配新编号前，PC使用0编号和它通信。

问5. 为什么一接入USB设备，PC机就能发现它？
答5. PC的USB口内部，D-和D+接有15k的下拉电阻，未接USB设备时为低电平。
USB设备的USB口内部，D-或D+接有1.5k的上拉电阻，它一接入PC，就会把PC USB口的D-或D+拉高，从硬件的角度通知PC有新设备接入了。

 

 

 

 

其他概念：
1. USB 是主从结构的
所有的USB传输，都是从USB主机这边发起，USB设备没有"主动"通知USB主机的能力
例子：USB鼠标滑动一下立刻产生数据，但是它没有能力通知PC机来读数据，只能被动地等待PC机来读。

2. USB的传输类型：
a. 控制传输：可靠，时间有保证，比如USB设备的识别过程
b. 批量传输：可靠，时间没有保证，比如U盘
c. 中断传输：实时，可靠，比如USB鼠标
d. 实时传输：实时，不可靠（偶尔花屏），比如USB摄像头
注意：USB设备没有主动通知PC机的能力，那你为什么能发起中断传输，这个地方只是借助中断的概念而已，
它是没有中断能力的，它是利用查询方式来实现这个实时性的。

3. USB传输的对象：端点（endpoint）
我们说读U盘，写U盘，可以细化为：把数据写到U盘的端点1，从U盘的端点2里读出数据
除了端点0外，每个端点只支持一个方向的数据传输。
端点0用于控制传输，既能输出也能输入

4. 每一个端点都有传输类型，传输方向

5. 术语里、程序里说的输入(IN)、输出(out)都是基于USB主机的立场说的
比如鼠标的数据是从鼠标传到PC机，对应的端点称为输入端点

6. USB总线驱动程序的作用
a. 识别USB设备
b. 查找并安装对应的设备驱动程序
c. 提供USB读写函数（它并不知道数据的含义，只是给你提供读写方法，而设备驱动知道数据的含义）