【正文】 d kernel module configuration and pilation, Linux USB system and function testing and Linux USB mouse driver design. Main knowledge system architecture involving USB, USB descriptors, USB, USB enumeration data description way, Linux kernel introduction, Linux kernel and kernel module configuration prepiled MassStorage system architecture, Linux, and USB HID, USB URB and other related content. Key words: Device Drivers。主要知識(shí)涉及 USB 系統(tǒng)架構(gòu)，USB 描述符，USB 數(shù)據(jù)描述方式，USB 枚舉，Linux 內(nèi)核簡(jiǎn)介，Linux 內(nèi)核及內(nèi)核模塊配置預(yù)編譯，Linux 系統(tǒng)架構(gòu)，MassStorage 與 USBHID，USB URB 等相關(guān)內(nèi)容。USB 具有傳輸速度快，使用方便，支持熱插拔，連接靈活，獨(dú)立供電等優(yōu)點(diǎn)，幾乎應(yīng)用于所有的外部設(shè)備，成為當(dāng)今個(gè)人電腦和大量智能設(shè)備的必配的接口之一。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )題 目 基于 Linux 系統(tǒng)下 USB 鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)開發(fā)英文題目 Using Linux system to Write Device Drivers of USB mouse 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱 講 師 專 業(yè) 信 息 工 程 二 零 一 一 年 五 月目 錄摘 要 IABSTRACTII第一章 緒 論 1 課題研究的背景和意義 1 課題研究的背景 1 課題研究的意義 1 課題研究的內(nèi)容 1第二章 USB 簡(jiǎn)介 2 USB 的沿革 2 USB 的優(yōu)點(diǎn) 2 USB 的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì) 3 USB 的擴(kuò)展應(yīng)用 3 USB 的發(fā)展趨勢(shì) 4 USB 接口類型 4 規(guī)范 5 USB 簡(jiǎn)介 5第三章 USB 系統(tǒng)架構(gòu)與協(xié)議 7 USB 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 7 USB 設(shè)備邏輯結(jié)構(gòu) 8 USB 描述符 9 USB 數(shù)據(jù)傳輸方式 9 USB 數(shù)據(jù)流模型 10 控制傳輸 10 中斷傳輸 11 批量傳輸 11 同步傳輸 12第四章 LINUX 系統(tǒng)內(nèi)核及內(nèi)核模塊 13 LINUX 體系結(jié)構(gòu) 13 LINUX 內(nèi)核架構(gòu) 13 LINUX 內(nèi)核目錄結(jié)構(gòu) 14 LINUX 內(nèi)核模塊開發(fā) 15 makefile15 安裝和卸載內(nèi)核模塊 17 LINUX 內(nèi)核配置與安裝 18第五章 LINUX USB 系統(tǒng)與功能測(cè)試 23 USB 協(xié)議軟件層次 23 LINUX USB 架構(gòu) 24 MASSSTORSGE24 USBHID28第六章 LINUX USB 鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì) 31 USB 鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)程序分析 31 URB33 搭建開發(fā)平臺(tái) 33 安裝編輯工具 33 安裝和配置編譯器 33 安裝其他工具 34 平臺(tái)硬件構(gòu)成 34 平臺(tái)軟件構(gòu)成 36 USB 鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)程序詳細(xì)設(shè)計(jì) 36總 結(jié) 41致 謝 42參考文獻(xiàn) 43摘 要隨著計(jì)算機(jī)硬件飛速發(fā)展，外圍設(shè)備日益增多，鍵盤、鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器、打印機(jī)、掃描儀早已為人所共知，數(shù)碼相機(jī)、MP3 隨身聽接踵而至，這么多的設(shè)備，如何接入個(gè)人計(jì)算機(jī)？USB 就是基于這個(gè)目的產(chǎn)生的。USB 是一個(gè)使計(jì)算機(jī)周邊設(shè)備連接標(biāo)準(zhǔn)化、單一化的接口，其規(guī)格是由 Intel（英特爾） 、NEC、Compaq、DEC、IBM（商業(yè)機(jī)器公司） 、Microsoft（微軟） 、Northern Tele聯(lián)系制定的。本設(shè)計(jì)主要以 Linux USB 為中心，研究 USB 系統(tǒng)架構(gòu)與其協(xié)議分析、Linux 系統(tǒng)內(nèi)核及內(nèi)核模塊配置和編譯、Linux USB 系統(tǒng)與功能測(cè)試和 Linux USB 鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)程序；USB；Linux；嵌入式。USB。 Embedded.第一章 緒 論 課題研究的背景和意義 課題研究的背景隨著計(jì)算機(jī)硬件飛速發(fā)展，外圍設(shè)備日益增多，鍵盤、鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器、打印機(jī)、掃描儀早已為人所共知，數(shù)碼相機(jī)、MP3 隨身聽接踵而至，這么多的設(shè)備，如何接入個(gè)人計(jì)算機(jī)？USB 就是基于這個(gè)目的產(chǎn)生的。USB 具有傳輸速度快，使用方便，支持熱插拔，連接靈活，獨(dú)立供電等優(yōu)點(diǎn)，幾乎應(yīng)用于所有的外部設(shè)備，成為當(dāng)今個(gè)人電腦和大量智能設(shè)備的必配的接口之一。本論文就是基于嵌入式系統(tǒng)來編寫 USB 設(shè)備驅(qū)動(dòng)，以加強(qiáng)對(duì) USB 接口和設(shè)備的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也通過本畢業(yè)設(shè)計(jì)將四年來所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和其他方面的知識(shí)融入到實(shí)際應(yīng)用中。主要知識(shí)涉及 USB 系統(tǒng)架構(gòu)，USB 描述符，USB 數(shù)據(jù)描述方式，USB 枚舉，Linux 內(nèi)核簡(jiǎn)介，Linux 內(nèi)核及內(nèi)核模塊配置預(yù)編譯，Linux 系統(tǒng)架構(gòu)，MassStorage 與 USBHID，USB URB 等相關(guān)內(nèi)容。它是一種應(yīng)用在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新型接口技術(shù)。1998 年后，隨著微軟在 Windows 98 中內(nèi)置了對(duì) USB 接口的支持模塊，加上USB 設(shè)備的日漸增多，USB 接口才逐步走進(jìn)了實(shí)用階段。在主機(jī)端，最新推出的個(gè)人電腦幾乎 100%支持 USB；而在外設(shè)端，使用 USB 接口的設(shè)備也與日俱增，例如數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、游戲桿、磁帶和軟驅(qū)、圖像設(shè)備、打印機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)等等。USB 用一個(gè) 4 針（ 標(biāo)準(zhǔn)為 9 針）插頭作為標(biāo)準(zhǔn)插頭，最多可以連接 127 個(gè)外部設(shè)備，并且不會(huì)損失帶寬。目前的主板一般都采用支持 USB功能的控制芯片組，主板上也安裝有 USB 接口插座，而且除了背板的插座之外，主板上還預(yù)留有 USB 插針，可以通過連線接到機(jī)箱前面作為前置 USB 接口以方便使用。USB 具有傳輸速度快（ 是 12Mbps， 是 480Mbps, 是 5 Gbps） ，使用方便，支持熱插拔，連接靈活，獨(dú)立供電等優(yōu)點(diǎn)，可以連接鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)、掃描儀、攝像頭、閃存盤、MP3 機(jī)、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)硬盤、外置光軟驅(qū)、USB 網(wǎng)卡、ADSL Modem、Cable Modem 等外部設(shè)備。 USB 的優(yōu)點(diǎn)USB 設(shè)備之所以會(huì)被大量應(yīng)用，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)： 可以熱插拔。 攜帶方便。 標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。 可以連接多個(gè)設(shè)備。 USB 的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì) 標(biāo)準(zhǔn)接口傳輸速率為 12Mbps，但是一個(gè) USB 設(shè)備最多只可以得到 6Mbps的傳輸頻寬。而若要即時(shí)播放MPEG1 的 VCD 影片,至少要 的傳輸頻寬,這點(diǎn) USB 辦得到,但是要完成數(shù)據(jù)量大四倍的 MPEG2 的 DVD 影片播放，USB 可能就很吃力了，若再加上 AC3 音頻數(shù)據(jù)，USB 設(shè)備就很難實(shí)現(xiàn)即時(shí)播放了。這時(shí)， COMPAQ、Hewlett Packard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC 和 PHILIPS 這 7 家廠商聯(lián)合制定了 USB 接口標(biāo)準(zhǔn)。另外， 兼容 ，也就是說 設(shè)備可以和 設(shè)備通用，但是這時(shí) 設(shè)備只能工作在全速狀態(tài)下 (12Mbit/s)。其中全速和低速是為兼容 和 而設(shè)計(jì)。目前，使用 USB 接口的各種外部設(shè)備越來越多，例如移動(dòng)硬盤、閃存盤、數(shù)碼相機(jī)等等。 前置 USB 接口要使用機(jī)箱所附帶的 USB 連接線連接到主板上所相應(yīng)的前置 USB插針（一般是 8 針、9 針或 10 針，兩個(gè) USB 成對(duì)，其中每個(gè) USB 使用 4 針傳輸信號(hào)和供電）上才能使用。USB 有兩種標(biāo)準(zhǔn)：一種是 接口，其傳輸速度只有 12Mbps，一種是 接口，其傳輸速度高達(dá) 480Mbps。 USB 的發(fā)展趨勢(shì)USB 開發(fā)者論壇的主席兼英特爾公司的技術(shù)策略官 Jeff Ravencraft 表示，無線 USB 技術(shù)將幫助用戶在使用個(gè)人電腦連接打印機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、音樂播放器和外置磁盤驅(qū)動(dòng)器等設(shè)備時(shí)，從紛繁復(fù)雜的電纜連線中解放出來。 無線 USB 采用超寬帶技術(shù)進(jìn)行通信。超寬帶的信號(hào)水平足夠低，因此對(duì)于其他無線通信技術(shù)來說，超寬帶信號(hào)的影響類似于噪聲。 規(guī)范 技術(shù)規(guī)范是有由 Compaq、Hewlett Packard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC、Philips 共同制定、發(fā)布的，規(guī)范把外設(shè)數(shù)據(jù)傳輸速度提高到了 480Mbps，是 USB 設(shè)備的 40 倍！但按照原定計(jì)劃新的 USB 標(biāo)準(zhǔn)只是準(zhǔn)備把這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定在 240Mbps，后來，經(jīng)過努力將它提高到了480Mbps。 而 2022 年 6 月份，當(dāng) 標(biāo)準(zhǔn)開始逐漸深入人心之后，USB 協(xié)會(huì)重新命名了 USB 的規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)。 USB 支持的操作系統(tǒng)：Microsoft Windows 7 、Microsoft Windows Server 202 Microsoft Windows vista、Microsoft Windows Server 2022 、Microsoft WindowsXP（所有版本） 、Microsoft Windows 202 Microsoft Windows 98SE 、Microsoft Windows Me 。該技術(shù)是由英特爾，以及惠普（HP） 、NEC、NXP 半導(dǎo)體以及德州儀器（Texas Instruments）等公司共同開發(fā)的，應(yīng)用領(lǐng)域包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、消費(fèi)及移動(dòng)類產(chǎn)品的快速同步即時(shí)傳輸。 USB 具有后向兼容標(biāo)準(zhǔn)，并兼具傳統(tǒng) USB 技術(shù)的易用性和即插即用功能。除對(duì) USB 規(guī)格進(jìn)行優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)更低的能耗和更高的協(xié)議效率之外，USB 的端口和線纜能夠?qū)崿F(xiàn)向后兼容，以及支持未來的光纖傳輸。 除此之外，USB 還引入了新的電源管理機(jī)制，支持待機(jī)、休眠和暫停等狀態(tài)。　　 圖 2 USB 標(biāo)識(shí)圖第三章 USB 系統(tǒng)架構(gòu)與協(xié)議 USB 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主機(jī)根集線器根集線器根集線器集線器設(shè)備 設(shè)備 設(shè)備圖 3 USB 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) a每個(gè) USB 系統(tǒng)都有一個(gè)主控制器（Host） ，該（Host）主控器和一個(gè)根集線器作為一個(gè)整體， 。USB 主控器的常規(guī)規(guī)格有 OHCI、UHCI、EHCI。EHCI驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)成為實(shí)現(xiàn)新的高速 USB 協(xié)議的芯片提供支持。UHCI驅(qū)動(dòng)程序用來為大多數(shù)其它 PC 主板（包括 Intel 和 Via）上的 USB 實(shí)現(xiàn)提供支持。在實(shí)際的 USB 體系中，如果要連接 127 個(gè) USB 設(shè)備，必須要使用 USB HUB，而 USB HUB 也是需要占用地址的，所以實(shí)際可支持的 USB 功能設(shè)備的數(shù)量將小于 127。一個(gè)復(fù)合設(shè)備（ Compound Device） 將同時(shí)占據(jù)兩層或更多的層。ROOT HUB 不但實(shí)現(xiàn)了普通 USB HUB 的功能，還包括其他一些功能。如：配置一：音頻（接口）+旋鈕（接口） ；配置二：音頻（接口）+旋鈕（接口）+視頻（接口） 。USB 設(shè)備有一個(gè)唯一的地址，在設(shè)備連接上主機(jī)時(shí)，由主機(jī)分配，而設(shè)備終的每一個(gè)端點(diǎn)在設(shè)備內(nèi)部有唯一的端點(diǎn)號(hào)，給端點(diǎn)號(hào)是設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)給定的。 USB 描述符在每個(gè) PCI 設(shè)備中都有一組固定格式的寄存器，稱之為 PCI 寄存器，通過訪問這組寄存器，主機(jī)能獲得 PCI 設(shè)備的信息。標(biāo)準(zhǔn) USB 設(shè)備有 5 鐘 USB 描述符：設(shè)備描述符、配置描述符、接口描述符、字符串描述符。 USB 數(shù)據(jù)傳輸方式USB 采用輪詢的廣播機(jī)制傳輸數(shù)據(jù)，所有的傳輸都由主機(jī)發(fā)起，任何時(shí)刻整個(gè) USB 體系內(nèi)僅允許一個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸，即不同物理傳輸線上看到的數(shù)據(jù)包都是同一被廣播的數(shù)據(jù)包。握手包表示了傳輸?shù)某晒εc否。事務(wù)可分為 IN 事務(wù)、OUT事務(wù)，Setup 事務(wù)。包又可分為令牌包、數(shù)據(jù)包、握手包、特殊包。數(shù)據(jù)包是 USB 總線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钚挝?，包?SYNC、數(shù)據(jù)及 EOP 三個(gè)部分。但都以 8 位的 PID 開始。令牌包即指 PID 為 IN/OUT/SETUP 的包。設(shè)備支持端點(diǎn)的數(shù)量是有限制的，除默認(rèn)端點(diǎn)外低速設(shè)備最多支持 2 組端點(diǎn)（2 個(gè)輸入，2 個(gè)輸出） ，高速和全速設(shè)備最多支持 15 組端點(diǎn)。任何 USB 設(shè)備一旦上電就存 在一個(gè)信息管道，即默認(rèn)的控制管道，USB 主機(jī)通過該管道來獲取設(shè)備的描述、配置、狀 態(tài)，并對(duì)設(shè)備