转自：http://blog.csdn.net/txxm520/article/details/8934706

首先说一下linux的风格，个人理解

1. linux大小结构体其实是面向对象的方法，（如果把struct 比作类，kmalloc就是类的实例化，结构体里面的函数指针就是方法，还有重构，多态）

2. 在linux里面，设备是对象，驱动也是对象，并且这两个是分开的

现在我们来看驱动的总体架构

并不用太在意这个图，对用户来说usb_serial设备就是普通的串口设备

我们可以看驱动里面几个主要的源代码文件

usb-serial.c  模块的主要实现

bus.c  usb_serial总线驱动，驱动和设备都要注册到这条总线上

generic.c 通用的用户驱动，用户如果写自己的驱动只需拿自己的实现代替generic.c的函数，一般这个驱动已经能适应大部分设备了

现在我们来看usb_serial模块的初始化过程

  1. static int __init usb_serial_init(void)
  2. {
  3. int i;
  4. int result;
  5. usb_serial_tty_driver = alloc_tty_driver(SERIAL_TTY_MINORS);
  6. if (!usb_serial_tty_driver)
  7. return -ENOMEM;
  8. /* Initialize our global data */
  9. for (i = 0; i < SERIAL_TTY_MINORS; ++i)
  10. serial_table[i] = NULL;
  11. result = bus_register(&usb_serial_bus_type);
  12. if (result) {
  13. printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - registering bus driver "
  14. "failed\n", __func__);
  15. goto exit_bus;
  16. }
  17. usb_serial_tty_driver->owner = THIS_MODULE;
  18. usb_serial_tty_driver->driver_name = "usbserial";
  19. usb_serial_tty_driver->name =    "ttyUSB";
  20. usb_serial_tty_driver->major = SERIAL_TTY_MAJOR;
  21. usb_serial_tty_driver->minor_start = 0;
  22. usb_serial_tty_driver->type = TTY_DRIVER_TYPE_SERIAL;
  23. usb_serial_tty_driver->subtype = SERIAL_TYPE_NORMAL;
  24. usb_serial_tty_driver->flags = TTY_DRIVER_REAL_RAW |
  25. TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV;
  26. usb_serial_tty_driver->init_termios = tty_std_termios;
  27. usb_serial_tty_driver->init_termios.c_cflag = B9600 | CS8 | CREAD
  28. | HUPCL | CLOCAL;
  29. usb_serial_tty_driver->init_termios.c_ispeed = 9600;
  30. usb_serial_tty_driver->init_termios.c_ospeed = 9600;
  31. tty_set_operations(usb_serial_tty_driver, &serial_ops);
  32. result = tty_register_driver(usb_serial_tty_driver);
  33. if (result) {
  34. printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - tty_register_driver failed\n",
  35. __func__);
  36. goto exit_reg_driver;
  37. }
  38. /* register the USB driver */
  39. result = usb_register(&usb_serial_driver);
  40. if (result < 0) {
  41. printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - usb_register failed\n",
  42. __func__);
  43. goto exit_tty;
  44. }
  45. /* register the generic driver, if we should */
  46. result = usb_serial_generic_register(debug);
  47. if (result < 0) {
  48. printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - registering generic "
  49. "driver failed\n", __func__);
  50. goto exit_generic;
  51. }
  52. printk(KERN_INFO KBUILD_MODNAME ": " DRIVER_DESC "\n");
  53. return result;
  54. exit_generic:
  55. usb_deregister(&usb_serial_driver);
  56. exit_tty:
  57. tty_unregister_driver(usb_serial_tty_driver);
  58. exit_reg_driver:
  59. bus_unregister(&usb_serial_bus_type);
  60. exit_bus:
  61. printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - returning with error %d\n",
  62. __func__, result);
  63. put_tty_driver(usb_serial_tty_driver);
  64. return result;
  65. }
  1. static int __init usb_serial_init(void)
  2. {
  3. int i;
  4. int result;
  5. usb_serial_tty_driver = alloc_tty_driver(SERIAL_TTY_MINORS);
  6. if (!usb_serial_tty_driver)
  7. return -ENOMEM;
  8. /* Initialize our global data */
  9. for (i = 0; i < SERIAL_TTY_MINORS; ++i)
  10. serial_table[i] = NULL;
  11. result = bus_register(&usb_serial_bus_type);
  12. if (result) {
  13. printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - registering bus driver "
  14. "failed\n", __func__);
  15. goto exit_bus;
  16. }
  17. usb_serial_tty_driver->owner = THIS_MODULE;
  18. usb_serial_tty_driver->driver_name = "usbserial";
  19. usb_serial_tty_driver->name =    "ttyUSB";
  20. usb_serial_tty_driver->major = SERIAL_TTY_MAJOR;
  21. usb_serial_tty_driver->minor_start = 0;
  22. usb_serial_tty_driver->type = TTY_DRIVER_TYPE_SERIAL;
  23. usb_serial_tty_driver->subtype = SERIAL_TYPE_NORMAL;
  24. usb_serial_tty_driver->flags = TTY_DRIVER_REAL_RAW |
  25. TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV;
  26. usb_serial_tty_driver->init_termios = tty_std_termios;
  27. usb_serial_tty_driver->init_termios.c_cflag = B9600 | CS8 | CREAD
  28. | HUPCL | CLOCAL;
  29. usb_serial_tty_driver->init_termios.c_ispeed = 9600;
  30. usb_serial_tty_driver->init_termios.c_ospeed = 9600;
  31. tty_set_operations(usb_serial_tty_driver, &serial_ops);
  32. result = tty_register_driver(usb_serial_tty_driver);
  33. if (result) {
  34. printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - tty_register_driver failed\n",
  35. __func__);
  36. goto exit_reg_driver;
  37. }
  38. /* register the USB driver */
  39. result = usb_register(&usb_serial_driver);
  40. if (result < 0) {
  41. printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - usb_register failed\n",
  42. __func__);
  43. goto exit_tty;
  44. }
  45. /* register the generic driver, if we should */
  46. result = usb_serial_generic_register(debug);
  47. if (result < 0) {
  48. printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - registering generic "
  49. "driver failed\n", __func__);
  50. goto exit_generic;
  51. }
  52. printk(KERN_INFO KBUILD_MODNAME ": " DRIVER_DESC "\n");
  53. return result;
  54. exit_generic:
  55. usb_deregister(&usb_serial_driver);
  56. exit_tty:
  57. tty_unregister_driver(usb_serial_tty_driver);
  58. exit_reg_driver:
  59. bus_unregister(&usb_serial_bus_type);
  60. exit_bus:
  61. printk(KERN_ERR "usb-serial: %s - returning with error %d\n",
  62. __func__, result);
  63. put_tty_driver(usb_serial_tty_driver);
  64. return result;
  65. }

很简单

第一步 将usb_seria的TTY驱动注册进TTY驱动列表里面，以后调用open,write,read首先会调用tty驱动里面的函数，然后函数指针会指到用户自己定义的驱动里面，这应该是多态的一种应用吧，个人理解求指正

第二步 将usb_seria驱动注册进usb_core里面的驱动列表

只有usb_serial模块驱动，设备还不能正常工作，linux很好的把它分成了

分层一： usb_serial驱动，设备的大部分实现都在此

分层二： 用户驱动，不需要知道太多的细节，实现几个回调函数就能实现整个驱动功能。

generic.c 就是个通用的用户驱动模型，并且大部分设备都能兼容。

下面generic.c的模块初始化函数

  1. int usb_serial_generic_register(int _debug)
  2. {
  3. int retval = 0;
  4. debug = _debug;
  5. #ifdef CONFIG_USB_SERIAL_GENERIC
  6. generic_device_ids[0].idVendor = vendor;
  7. generic_device_ids[0].idProduct = product;
  8. generic_device_ids[0].match_flags =
  9. USB_DEVICE_ID_MATCH_VENDOR | USB_DEVICE_ID_MATCH_PRODUCT;
  10. /* register our generic driver with ourselves */
  11. retval = usb_serial_register(&usb_serial_generic_device);
  12. if (retval)
  13. goto exit;
  14. retval = usb_register(&generic_driver);
  15. if (retval)
  16. usb_serial_deregister(&usb_serial_generic_device);
  17. exit:
  18. #endif
  19. return retval;
  20. }
  1. int usb_serial_generic_register(int _debug)
  2. {
  3. int retval = 0;
  4. debug = _debug;
  5. #ifdef CONFIG_USB_SERIAL_GENERIC
  6. generic_device_ids[0].idVendor = vendor;
  7. generic_device_ids[0].idProduct = product;
  8. generic_device_ids[0].match_flags =
  9. USB_DEVICE_ID_MATCH_VENDOR | USB_DEVICE_ID_MATCH_PRODUCT;
  10. /* register our generic driver with ourselves */
  11. retval = usb_serial_register(&usb_serial_generic_device);
  12. if (retval)
  13. goto exit;
  14. retval = usb_register(&generic_driver);
  15. if (retval)
  16. usb_serial_deregister(&usb_serial_generic_device);
  17. exit:
  18. #endif
  19. return retval;
  20. }

第一步 首先确定自己的特征码，这里通过vendor 和 product表明自己是哪种设备的驱动

第二步 将用户驱动注册进usb_serial_bus总线,linux很喜欢这么搞……，通过总线来管理一类设备

第三步 将usb驱动注册进usb_core的驱动列表

有人会问，为什么usb会自动发现对应的驱动，这其实是个匹配的过程,linux里面叫probe

前面第一步是确定了驱动的匹配值，第二步和第三步都把驱动的匹配值注册进去

事实上前面第三步代码retval = usb_register(&generic_driver);就是为了把generic驱动注册进usb的驱动列表，当有设备插入时，会轮询到它，然后会调用此驱动的probe，就是下面的函数

  1. static int generic_probe(struct usb_interface *interface,
  2. const struct usb_device_id *id)
  3. {
  4. const struct usb_device_id *id_pattern;
  5. id_pattern = usb_match_id(interface, generic_device_ids);
  6. if (id_pattern != NULL)
  7. return usb_serial_probe(interface, id);
  8. return -ENODEV;
  9. }
  1. static int generic_probe(struct usb_interface *interface,
  2. const struct usb_device_id *id)
  3. {
  4. const struct usb_device_id *id_pattern;
  5. id_pattern = usb_match_id(interface, generic_device_ids);
  6. if (id_pattern != NULL)
  7. return usb_serial_probe(interface, id);
  8. return -ENODEV;
  9. }

最主要的还是调用usb_serial_probe(interface, id)函数

现在我们来看usb_serial_probe()的匹配过程
 

通过probe我们最终将/dev/ttySn设备和usb_serial_port对象绑定起来，我们对/dev/ttySn设备进行操作，对应tty驱动里面的

  1. static const struct tty_operations serial_ops = {
  2. .open =         serial_open,
  3. .close =        serial_close,
  4. .write =        serial_write,
  5. .hangup =       serial_hangup,
  6. .write_room =       serial_write_room,
  7. .ioctl =        serial_ioctl,
  8. .set_termios =      serial_set_termios,
  9. .throttle =     serial_throttle,
  10. .unthrottle =       serial_unthrottle,
  11. .break_ctl =        serial_break,
  12. .chars_in_buffer =  serial_chars_in_buffer,
  13. .tiocmget =     serial_tiocmget,
  14. .tiocmset =     serial_tiocmset,
  15. .cleanup =      serial_cleanup,
  16. .install =      serial_install,
  17. .proc_fops =        &serial_proc_fops,
  18. };
  1. static const struct tty_operations serial_ops = {
  2. .open =         serial_open,
  3. .close =        serial_close,
  4. .write =        serial_write,
  5. .hangup =       serial_hangup,
  6. .write_room =       serial_write_room,
  7. .ioctl =        serial_ioctl,
  8. .set_termios =      serial_set_termios,
  9. .throttle =     serial_throttle,
  10. .unthrottle =       serial_unthrottle,
  11. .break_ctl =        serial_break,
  12. .chars_in_buffer =  serial_chars_in_buffer,
  13. .tiocmget =     serial_tiocmget,
  14. .tiocmset =     serial_tiocmset,
  15. .cleanup =      serial_cleanup,
  16. .install =      serial_install,
  17. .proc_fops =        &serial_proc_fops,
  18. };

比如我们对/dev/ttySn进行写操作，write->serial_write

  1. static int serial_write(struct tty_struct *tty, const unsigned char *buf,
  2. int count)
  3. {
  4. struct usb_serial_port *port = tty->driver_data;
  5. int retval = -ENODEV;
  6. if (port->serial->dev->state == USB_STATE_NOTATTACHED)
  7. goto exit;
  8. dbg("%s - port %d, %d byte(s)", __func__, port->number, count);
  9. /* pass on to the driver specific version of this function */
  10. retval = port->serial->type->write(tty, port, buf, count);
  11. exit:
  12. return retval;
  13. }
  1. static int serial_write(struct tty_struct *tty, const unsigned char *buf,
  2. int count)
  3. {
  4. struct usb_serial_port *port = tty->driver_data;
  5. int retval = -ENODEV;
  6. if (port->serial->dev->state == USB_STATE_NOTATTACHED)
  7. goto exit;
  8. dbg("%s - port %d, %d byte(s)", __func__, port->number, count);
  9. /* pass on to the driver specific version of this function */
  10. retval = port->serial->type->write(tty, port, buf, count);
  11. exit:
  12. return retval;
  13. }

struct usb_serial_port *port = tty->driver_data;找到了这个tty对象所对应的port对象，

port对象里面有驱动信息，urb的缓冲区信息，最终调用的是我们写的用户驱动里面的write方法。

用户驱动通过信使URB将想要发送的数据发送出去。

总结：

通过分析usb 串口驱动可以推测出其他usb设备大致的工作方式，下一步将分析usb网卡的驱动。

linux复杂的代码结构其实是有面向对象的思想

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