USB 虚拟串口简介

Posted 2020-10-15

1. USB虚拟串口简介

USB虚拟串口属于USB通信设备类。在物理层通过USB总线，采用虚拟串口的方式为主机提供一个物理串口。在系统内部，USB控制器提供了一个批量传输IN端点和一个批量传输的OUT端点，用于数据的接收和发送，模拟串口的RX和TX线。另外USB控制器还提供中断IN端点，发送当前串口的状态，实现对串口传输的控制。串口设备的数据，由系统的串口采集，在芯片内完成USB包的封装，通过USB总线上传至主机，再由相应的串口应用程序进行处理。对用户来说，看到的是基于串口的数据采集和传输，而实际上实现的是基于USB协议包的数据传输。

1.1      USB CDC协议简介

USB的CDC类是USB通信设备类（Communication Device Class）的简称。CDC类是USB组织定义的一类专门给各种通信设备（电信通信设备和中速网络通信设备）使用的USB子类。根据CDC类所针对通信设备的不同，CDC类又被分成以下不同的模型：USB传统纯电话业务（POTS）模型，USB ISDN模型和USB网络模型，其中USB传统纯电话业务模型又可分为直线控制模型（Direct Line Control Model）、抽象模型、电话模型，如图 1.1所示。本文讨论的虚拟串口就属于USB 传统纯电话业务模型下的抽象控制模型。

图 1.1 CDC分类

1.2    Linux下USB虚拟串口框架

如图 1.2所示，Linux实现了gadget.h定义的统一接口，然后上层的各种gadget driver（如serial.c等）调用这一套统一的接口可以去实现不同类型的功能，如USB串口、U盘、USB以太网等等。

图 1.2 USB虚拟串口框架

在Linux中通过USB虚拟的其他设备都需要经过Gadget层的绑定，最终与虚拟的相关设备进行绑定。有关Gadget的绑定流程在之前的文档中已做过详细介绍，在此不做过多阐述。