1. Обзор

До того, как в ядро ​​были добавлены конфигурации USB-гаджетов, ядро ​​использовало жесткое кодирование для реализации составных устройств. Было невозможно динамически изменять и связывать различные функциональные драйверы в пользовательском пространстве. Если вы хотите изменить его, вам необходимо изменить код ядра. и перекодировать его, что очень неудобно. В настоящее время эта часть кода находится в каталоге driver/usb/gadget/legacy/. При компиляции в модуль ядра имя начинается с буквы g, например, аудиоустройство g_audio.ko, устройство последовательного порта g_serial.ko, устройство CDC и запоминающее устройство g_multi.ko. По сравнению с предыдущими версиями, конфигурации USB-устройств имеют другую форму реализации составного устройства. Функция устройства в конечном итоге должна быть реализована через функциональный драйвер. Ниже в качестве примера используется аудиокомпозитное оборудование для анализа рабочего процесса драйвера g_audio.

2. Драйвер композитного аудиоустройства

Как видно из предыдущего анализа, составной драйвер устройства вращается вокруг двух структур данных usb_composite_driver и usb_composite_dev, и устаревший составной драйвер устройства не является исключением.

2.1.Определение

Реализация составного аудиоустройства находится в файле driver/usb/gadget/legacy/audio.c, а его структура данных usb_composite_driver определяется следующим образом. Наиболее важными являются две функции обратного вызова audio_bind и audio_unbind, которые вызываются, когда драйвер g_audio привязывается и отсоединяется. Драйвер g_audio регистрируется в ядре с помощью макроса Module_usb_composite_driver, функция инициализации — usb_composite_probe, функция удаления — usb_composite_unregister.

[drivers/usb/gadget/legacy/audio.c]
static struct usb_composite_driver audio_driver = {
	.name		= "g_audio",       // Имя водителя
	.dev		= &device_desc,    // Дескриптор USB-устройства, составное USB-устройство имеет только один дескриптор устройства.
	.strings	= audio_strings,   // нить
	.max_speed	= USB_SPEED_HIGH,  // Максимальная скорость USB-устройства, USB2.0
	.bind		= audio_bind,      // audio функция обратного вызова привязки составного драйвера
	.unbind		= audio_unbind,    // audio функция обратного вызова для отмены привязки составного драйвера
};
module_usb_composite_driver(audio_driver);  // Зарегистрировать audio_driver

[include/linux/usb/composite.h]
#define module_usb_composite_driver(__usb_composite_driver) \
	module_driver(__usb_composite_driver, usb_composite_probe, \
		       usb_composite_unregister)

Макрос модуль_драйвер определяется следующим образом. В конечном итоге он инициализируется с помощью модуля_init и удаляется с помощью макроса модуля_exit.

[include/linux/device.h]
#define module_driver(__driver, __register, __unregister, ...) \
static int __init __driver##_init(void) \
{ \
	return __register(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); \
} \
module_init(__driver##_init); \
static void __exit __driver##_exit(void) \
{ \
	__unregister(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); \
} \
module_exit(__driver##_exit);

2.2. Параметры

Драйвер g_audio определяет параметры звука как параметры модуля, как показано ниже. При загрузке модуля вы можете указать параметры для изменения значений этих параметров по умолчанию.

[drivers/usb/gadget/legacy/audio.c]
/* Playback(USB-IN) Default Stereo - Fl/Fr */
static int p_chmask = UAC2_DEF_PCHMASK;
module_param(p_chmask, uint, S_IRUGO);
MODULE_PARM_DESC(p_chmask, "Playback Channel Mask");

/* Playback Default 48 KHz */
static int p_srate = UAC2_DEF_PSRATE;
module_param(p_srate, uint, S_IRUGO);
MODULE_PARM_DESC(p_srate, "Playback Sampling Rate");

/* Playback Default 16bits/sample */
static int p_ssize = UAC2_DEF_PSSIZE;
module_param(p_ssize, uint, S_IRUGO);
MODULE_PARM_DESC(p_ssize, "Playback Sample Size(bytes)");

/* Capture(USB-OUT) Default Stereo - Fl/Fr */
static int c_chmask = UAC2_DEF_CCHMASK;
module_param(c_chmask, uint, S_IRUGO);
MODULE_PARM_DESC(c_chmask, "Capture Channel Mask");

/* Capture Default 64 KHz */
static int c_srate = UAC2_DEF_CSRATE;
module_param(c_srate, uint, S_IRUGO);
MODULE_PARM_DESC(c_srate, "Capture Sampling Rate");

/* Capture Default 16bits/sample */
static int c_ssize = UAC2_DEF_CSSIZE;
module_param(c_ssize, uint, S_IRUGO);
MODULE_PARM_DESC(c_ssize, "Capture Sample Size(bytes)");

После успешной загрузки модуля драйвера эти параметры будут экспортированы в пространство пользователя в каталоге /sys/module/g_audio/parameters.

2.3.Инициализация

Драйвер g_audio вызывает функцию usb_composite_probe для инициализации. Процесс выполнения показан на рисунке ниже. Он аналогичен процессу инициализации составного драйвера устройства, определенному в configfs USB-гаджета, за исключением того, что параметр usb_gadget_driver отличается. Usb_gadget_driver, определенный в конфигурации USB-гаджета, — это configfs_driver_template, а usb_gadget_driver, определенный в устаревшем режиме, — Composite_driver_template. Composite_driver_template является мостом между функциональным драйвером и драйвером UDC и будет вызван драйвером UDC в соответствующее время.

[drivers/usb/gadget/composite.c]
static const struct usb_gadget_driver composite_driver_template = {
	.bind		= composite_bind,
	.unbind		= composite_unbind,

	.setup		= composite_setup,
	.reset		= composite_disconnect,
	.disconnect	= composite_disconnect,

	.suspend	= composite_suspend,
	.resume		= composite_resume,

	.driver	= {
		.owner		= THIS_MODULE,
	},
};

Рабочий процесс usb_composite_probe выглядит следующим образом:

1. Установите для usb_gadget_driver значение Composite_driver_template.
2. Установите максимальную скорость для параметра audio_driver в значение complex_driver_template, указывая максимальную скорость, поддерживаемую этим составным устройством.
3. Вызовите интерфейс драйвера UDC и найдите соответствующую привязку контроллера USB-устройства complex_driver_template.
   1. Пройдите по связанному списку udc_list и найдите первый USB-контроллер. USB gadget configfs ищет контроллеры USB-устройств по имени, но устаревший режим соответствует только первому контроллеру USB-устройства и не может соответствовать указанному контроллеру USB-устройства.
   2. После обнаружения контроллера USB-устройства структура данных UDC сохраняет Composite_driver_template, и привязка UDC Composite_driver_template завершается.
   3. Вызовите функцию Composite_bind, определенную в Composite_Driver_template, чтобы привязать составное устройство к функциональному драйверу.
   4. Выделите usb_request конечной точки 0, выделите буфер USB-запроса, установите функцию обратного вызова usb_request, сбросьте все конечные точки и обнулите количество конечных точек гаджета.
   5. Обратный вызов функции audio_bind, определенной драйвером составного устройства g_audio. Привязка составного устройства и функционального драйвера на этом завершается, главным образом, путем добавления конфигурации, вызова функций afunc_alloc_inst и afunc_alloc драйвера f_uac2 для создания usb_function_instance и usb_function, а также вызова функции afunc_bind драйвера f_uac2.
   6. Если вы используете os_string, вам необходимо выделить запрос os_string, выделить буфер запроса USB и установить функцию обратного вызова запроса USB.
   7. Обновите дескриптор устройства, определенный в audio_driver, до usb_composite_dev.
   8. Обновите дескриптор устройства, определенный в usb_composite_driver, на usb_composite_dev.

3. Резюме

Как видно из вышесказанного, составные устройства, определенные в устаревшем режиме, очень негибкие, и пользователи не могут динамически настраивать составные устройства и привязанные функциональные драйверы в пользовательском пространстве. Если вы хотите использовать аудиоустройство, вы можете создать составное устройство только с помощью драйвера g_audio. Если вы используете виртуальную сетевую карту USB, вы можете создать составное устройство только с помощью драйвера g_ether. Если вам нужно USB-устройство с несколькими устройствами. функции, вам необходимо восстановить составное устройство и определение кодировки usb_composite_driver. Конфигурациям USB-гаджетов не требуется предварительно определять составные устройства в ядре. Пользователи настраивают их в пользовательском пространстве, а ядро ​​автоматически генерирует необходимые составные устройства и привязывает их к соответствующим функциональным драйверам.