通用串行總線（USB）是主機和外圍設備之間的一種連接。USB總線規范有1.1版和2.0版，當然現在已經有了3.0版本。USB1.1支持兩種傳輸速度：低速為1.5Mbps，高速為12Mbps。USB2.0的傳輸速度可以高達480Mbps。USB2.0向下兼容USB1.1，可以將USB1.1的設備連接到USB2.0控制器上，也可以把USB2.0的設備連接到USB1.1控制器上。S3C2440的USB主機控制器支持USB1.1總線規范。

USB總線的拓撲結構如下圖所示：USB主機控制器（USB Host Controller）通過根集線器（Root Hub）與其他USB設備相連。集線器也屬于USB設備，通過它可以在一個USB接口上擴展出多個接口。除根集線器外，最多可以層疊5個根集線器。一條USB主線上最多可以外接127個設備，當然包括根集線器和其他集線器。整個結構圖是一個星型結構，一條USB總線上所有設備共享一條通往主機的數據通道，同一時刻只能有一個設備與主機通訊

通過USB主機控制器來管理外接的USB設備。USB控制器實際上由USB控制器硬件+USB控制器軟件組成的。USB主機控制器分為3種：UHCI、OHCI、EHCI。UHCI與OHCI支持USB1.1協議；EHCI支持USB2.0協議。UHCI，它的硬件比較簡單，所以軟件相對就比較復雜；而OHCI，它的硬件具備更多性能，相反的軟件做的事情就比較少。S3C2440的USB主機控制器支持OHCI主機控制器。HCI的英文全稱為（Host Controller Interface）。

根據以上知識可以知道其實USB驅動程序可以分為兩類：USB主機控制器驅動程序（Host Controller Drivers）、USB設備驅動程序（USB device drivers）。它們在內核中的層次如下圖所示

USB主機控制器驅動程序提供訪問USB設備的接口，它只是一個數據通道，至于這些數據有什么作用，這要靠上層的USB設備驅動程序來解釋。USB設備驅動程序使用下層的驅動提供的數據接口來訪問USB設備，不需要關心具體的傳輸細節。在Linux2.6中，USB主機控制器驅動程序已經幫我們寫好了，下面就簡單分析一下USB主機控制器驅動程序。

1、在分析USB主機控制器驅動程序之前先來看幾個問題：

當把你的安卓手機通過USB接口接到電腦上的USB口時，會有如下現象

1、右下角彈出“發現andrido phone”。

2、跳出一個對話框，提示你安裝驅動程序。

那么問題便來了

問題1、既然還沒有“驅動程序”，為何能知道是“andrido phone”
答1：windows里已經有了USB的總線設備驅動程序，接入USB設備后，是“總線驅動程序”知道你是“andrido phone”，提示你安裝的是“設備驅動程序”，USB總線驅動程序負責：識別USB設備，給USB設備找到對應的驅動程序

問題2、USB設備種類非常多，為什么一接入電腦就能識別出來？
答2：PC和USB設備都得遵守一些規范。
比如：USB設備接入電腦后,PC會發出“你是什么？”USB設備必須回答“我是XXX”，并且回答的語言必須是中文；
USB總線驅動程序會發出某些命令獲取設備信息（描述符），USB設備必須返回“描述符”給PC。

問題3、PC機上接有非常多的USB設備，怎么分辨它們？
答3：接在USB總線上的每個USB設備都有自己的編號（地址），每一個USB設備接入PC時，USB總線驅動程序都會給它分配一個編號，PC機想訪問某個USB設備時，要先發出的命令都含有對方的編號（地址）

問題4、USB設備剛接入PC時，還沒有編號，那么PC怎么把“分配的編號”告訴它？
答4：新接入的USB設備的默認編號是0，在未分配新的編號前，PC使用0編號和它通訊。

問題5、為什么一接入USB設備，PC機就能發現它（又沒有中斷）
答5：USB接口只有4條線：5V、GND、D-、D+。PC的USB口內部D-和D+接有15K的下拉電阻，未接USB設備時為低電平；USB設備的USB口內部，D-或D+接有1.5k的上拉電阻：它一接入就會把PC USB口D-（全速）或D+（高速）拉高，從硬件的角度通知PC有新設備接入。

從以上問答可以看出來USB總線驅動程序的作用可以總結為：（后面會再詳細說明）

1、識別設備
2、找到并安裝對應的USB設備驅動
3、提供USB讀寫函數（不了解數據含義）

 2、接著再提出一些USB的概念

1、USB是主從結構的
所有的USB傳輸都是從USB主機這方發起，USB設備沒有主動通知USB主機的能力
例子：USB鼠標滑動一下，立刻產生數據，但是它沒有能力通知PC讀數據，只能被動的等待PC機被讀

2、USB的傳輸類型：
a、控制傳輸：可靠，時間有保證，比如USB設備的識別過程
b、批量傳輸：可靠，時間沒有保證，比如：U盤
c、中斷傳輸（還是查詢方式）：可靠，實時，比如：USB鼠標
d、實時傳輸：數據不可靠，實時，比如：USB攝像頭

3、USB傳輸的對象：端點(endpoint)
我們說“讀U盤”、“寫U盤”可以細化為：把數據寫到U盤的端點1，把數據從U盤的端點2里讀出數據
除了端點0之外，每一個端點只支持一個方向的數據傳輸
端點0用于控制傳輸，既能輸出也能輸入

4、每一個端點都只有一個傳輸類型，傳輸方向

5、術語里、程序里說的輸入（IN）、輸出（OUT）“都是”基于USB主機的立場說的。
比如鼠標的數據是從鼠標傳入PC機的，對應的端點稱為“輸入端點”

3、通過前面的描述對于USB已經有了大致的了解了，接著通過程序分析來更深入的了解USB設備的識別過程：

把一個USB鼠標接到開發板上會彈出如下信息：

usb 1-1: new full speed USB device using s3c2410-ohci and address 3

usb 1-1: configuration #1 chosen from 1 choice

scsi1 : SCSI emulation for USB Mass Storage devices

拔掉

usb 1-1: USB disconnect, address 3

再接上

usb 1-1: USB disconnect, address 3usb 1-1: new full speed USB device using s3c2410-ohci and address 4

usb 1-1: configuration #1 chosen from 1 choice

scsi2 : SCSI emulation for USB Mass Storage devices

其中address3，address4就是USB核心程序給USB設備分配的地址。查找“USB device using ”關鍵字，在drivers/usb/core/hub.c的2186行找到了這句話：'%s %s speed %sUSB device using %s and address %dn'。它位于hub_port_init函數下，層層查找可以發現最終是hub_irq函數導致了hub_port_init被調用。hub_irq不是一個真正的中斷處理程序，它只是集線器USB設備的數據接收完成后的回調函數，其實drivers/usb/core/hub.c也不過是一個USB設備驅動程序而已。

drivers/usb/core/hub.c程序先放到一邊，待會再來分析它。先嘗試找一下USB控制器的驅動程序，在driversusbhostOhci-s3c2410.c找到了這個驅動程序， 它以平臺設備驅動程序為框架，driversusbhostOhci-s3c2410.c屬于driver層

static struct platform_driver ohci_hcd_s3c2410_driver = {

    .probe        = ohci_hcd_s3c2410_drv_probe,//一旦匹配devices則被調用

    .remove        = ohci_hcd_s3c2410_drv_remove,

    .shutdown    = usb_hcd_platform_shutdown,

    /*.suspend    = ohci_hcd_s3c2410_drv_suspend, */

    /*.resume    = ohci_hcd_s3c2410_drv_resume, */

    .driver        = {

        .owner    = THIS_MODULE,

        .name    = 's3c2410-ohci',

    },

};

接著搜索“s3c2410-ohci”，找到了devices層，位于archarmplat-s3c24xxDevs.c

struct platform_device s3c_device_usb = {

    .name          = 's3c2410-ohci',

    .id          = -1,

    .num_resources      = ARRAY_SIZE(s3c_usb_resource),

    .resource      = s3c_usb_resource,

    .dev              = {

        .dma_mask = &s3c_device_usb_dmamask,

        .coherent_dma_mask = 0xffffffffUL

    }

};

到這里我們還沒有找到插上USB設備后第一個運行的函數，我們猜測這個函數必定是一個中斷，USB控制器接收到數據后將會產生一個中斷給MCU，然后MCU再進行處理。現在我們就是要找到這一個中斷函數，在drivers/usb/core/hub.c中找到了usb_add_hcd函數，它位于usb_hcd_s3c2410_probe函數下，這個函數一旦有USB控制器設備匹配就會被調用。

static int usb_hcd_s3c2410_probe (const struct hc_driver *driver,

                  struct platform_device *dev)

{

    ...

    ...

    retval = usb_add_hcd(hcd, dev->resource[1].start, IRQF_DISABLED);//注冊OHCI控制器中斷

    if (retval != 0)

        goto err_ioremap;

    ...

    ...

}

繼續往下看usb_add_hcd函數，它位于driversusbcorehcd.c下

int usb_add_hcd(struct usb_hcd *hcd,

        unsigned int irqnum, unsigned long irqflags)

{

    ...

    ...

        if ((retval = request_irq(irqnum, &usb_hcd_irq, irqflags,

                hcd->irq_descr, hcd)) != 0) {//中斷USB中斷

            dev_err(hcd->self.controller,

                    'request interrupt %d failedn', irqnum);

            goto err_request_irq;

        }

        hcd->irq = irqnum;

    ...

    ...

} 

在這里看到了調用注冊中斷函數，并且它的中斷處理回調函數為usb_hcd_irq，它同樣位于driversusbcorehcd.c下

irqreturn_t usb_hcd_irq (int irq, void *__hcd)

{

    struct usb_hcd        *hcd = __hcd;

    int            start = hcd->state;

    if (unlikely(start == HC_STATE_HALT ||

        !test_bit(HCD_FLAG_HW_ACCESSIBLE, &hcd->flags)))

        return IRQ_NONE;

    if (hcd->driver->irq (hcd) == IRQ_NONE)

        return IRQ_NONE;

    set_bit(HCD_FLAG_SAW_IRQ, &hcd->flags);//設置中斷標志

    if (unlikely(hcd->state == HC_STATE_HALT))

        usb_hc_died (hcd);

    return IRQ_HANDLED;

}

這樣，通過usb_hcd_irq 函數的作用，最終將會調用到drivers/usb/core/hub.c下的hub_irq函數。之前說過drivers/usb/core/hub.c其實也是一個USB設備驅動程序，它其實是一個根集線器驅動程序。這里直接列出匹配USB設備驅動程序的過程。

hub_irq

    kick_khubd

        hub_thread

            hub_events

                hub_port_connect_change

                    usb_alloc_dev(hdev, hdev->bus, port1);

                        dev->dev.type = &usb_device_type;

                    choose_address(udev);  //給新設備分配編號（地址）

                    hub_port_init      //usb 1-1: new full speed USB device using s3c2410-ohci and address 3

                        hub_set_address  //把編號（地址）告訴USB設備

                        usb_get_device_descriptor(udev, 8);//獲取設備描述符

                        usb_get_device_descriptor(udev, USB_DT_DEVICE_SIZE);

                    usb_new_device(udev);

                        usb_get_configuration(udev);//把所有的描述符都讀出來并解析

                            usb_parse_configuration

                        device_add//把device放入usb_bus_type的dev鏈表，

                             //從usb_bus_type的driver鏈表中取出usb_driver

                             //把usb_interface和usb_driver的id_table比較

                             //如果能匹配，調用usb_driver的probe函數

大致總結一下：

1、當接上USB鼠標后，USB主機控制器檢查到D-或D+接口變高知道了有設備接入。

2、USB主機控制器把新分配的編號告訴USB設備，這時候還是以0地址通訊的。

3、USB主機控制器以0地址從USB設備獲得設備描述符的前8個字節，從這8個字節可以知道后面所有設備描述符總共的大小

4、知道了剩下設備描述符的大小，就可以將剩余的設備描述符都讀出來

5、接著把device放入usb_bus_type的dev鏈表

6、從usb_bus_type的driver鏈表中取出usb_driver

7、把usb_interface和usb_driver的id_table比較（對于USB鼠標最終比較的是接口描述符下的bInterfaceClass;bInterfaceSubClass;bInterfaceProtocol;三個信息，中文翻譯為設備類型，設備子類型，設備協議）

8、如果能匹配，調用usb_driver的probe函數

從上面總結可以看出，要寫USB設備的驅動程序就需要對usb_driver結構體進行初始。

USB各個描述符的關系如下，具體描述符結構將在下一節講解

 以上就是USB總線驅動程序的框架，USB設備是一個非常復雜的東西，這里只是簡單的描述，并未深入理解。目的是為了編寫USB設備驅動程序。