linux下usb大容量存储设备驱动研究和实现

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1、linux下USB大容量存储设备驱动研究和实现　　【摘要】本文介绍了linuxUSB子系统架构及USB协议，重点分析了linux下USB大容量存储设备驱动程序，并结合U盘特点对设备驱动程序做了可靠的裁剪，以交叉编译和控制台调试的方式，在TQ2440ARM开发板上成功实现了设备驱动模块的加载与卸载，最终达到了U盘热插拔和读写的目的。【关键词】USB；大容量存储设备；设备驱动USB（universalserialbus）通用串行总线是一种高速、支持即插即用和热插拔的总线标准，由intel、microsoft等公司制定，适用于多种USB外围设备（U盘、USB键盘鼠标、USB摄像

2、头等）与主机之间的高速数据传输，USB2.0协议规定的最大传输速率可达480Mb/s，突破了传统串行总线的带宽限制。Linux作为一种性能稳定，可定制，兼容性强的开源操作系统，在嵌入式设备中得到了广泛应用，且开发者可以方便地获得linux社区提供的强大技术支持，从而能够大大降低开发成本。本文以天嵌公司的TQ2440ARM开发板为硬件平台，以linux2.6.30为操作系统内核，通过串口工具secure11CRT，使用金士顿U盘作为USB存储设备，的分析并实现了linux下USB大容量存储设备驱动。1.USB子系统类似于linuxscsi子系统，USB子系统也采用树形拓扑结

3、构，层级关系因系统功能的不同而不同，拓扑模型如图1所示。系统作为主机时拓扑层级为：USB设备驱动、USB核心、USB主控制器驱动；作为从设备时层级为：Gadget驱动、GadgetAPI、USB设备控制器驱动。本文以linux为主机系统，U盘为从设备，因此只讨论主机侧拓扑结构。USB设备驱动负责：向USB核心注册设备驱动、管理USB设备的探测与断开、实现与USB核心通信；USB核心提供一系列数据结构，宏定义和函数来抽象底层硬件设备，为设备驱动和主控器驱动提供特定的接口，读取并解析USB设备和配置描述符，为USB设备分配地址，转发设备驱动数据包，配置设备，维护设备链表和设备

4、驱动链表，维护设备信息；USB主控制器驱动负责：与核心层通信、管理主控制器与设备的实际通信。通常厂商提供主控制器驱动，而linux实现了USB核心（usbcore）部分，因此本文将研究USB设备驱动。2.USB协议2.1设备，配置，接口，端点11USB协议用设备（device）、配置（confi-guration）、接口（interface）、端点（endpoint）来描述设备的全部信息。每个设备有一个或多个配置（configuration），同一时刻只能有一个配置处于活跃状态；每个配置有一个或多个接口（interface）；每个接口都有特定的设备驱动，例如USB音响有音

5、量调节旋钮和扬声器，则对应于旋钮驱动和扬声器驱动；每个接口有零个或多个端点（endpoint），端点是通信的末端，数据传输以管道（pipe）的形式在端点上实现，管道具有单向传输性，因此通常要为设备分配多个管道，读设备时使用上行管道，写设备时使用下行管道。2.2传输方式数据传输有四种方式：控制（control）传输用于非周期性的可靠传输，如USB鼠标键盘等；中断（interrupt）传输用于速率稳定的数据传输；批量（bulk）传输用于大量数据传输，对数据传输时间要求不高，如U盘、硬盘、软盘等；等时（isochronous）传输用于实时数据传输，且对数据传输误码率要求不高，如

6、摄像头、扬声器等。根据传输方式的不同，端点分为控制端点、中断端点、批量端点、等时端点四种，端点0缺省为控制端点，其它端点需分配设置。管道分为控制管道、中断管道、批量管道、等时管道。2.3传输协议11根据存储介质的不同，USB大容量存储（Massstorage）设备通常分为两类：scsi设备和floppy设备。传输协议关系如图2所示，主机与scsi设备之间采用BulkOnly方式传输数据，设备内部采用scsi命令传输；主机与floppy设备之间采用CBI（control/bulk/interrupt）方式传输数据，设备内部采用UFI（universalfloppyinter

7、face）协议传输。3.接口USB设备每个接口都有特定的设备驱动，设备驱动用接口描述符（interfacedescriptor）来描述设备接口属性及通信特征，代码清单如下：structusb_interface_descriptor{接口描述符包含三个重要域bInterfa-ceClass、bInterfaceSubClass、bInter-faceProtocol，分别对应于接口类型（cla-ss），接口子类型（subclass），接口协议（protocol）。U盘属于MassStorage类设备，所以bInterfaceC