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Linux USB子系统之Gadget设备端驱动

news 2026/5/12 1:18:05

源码路径：
usb/gadget/

USB层级例子
root -> port -> device -> 多个EP 端点

如以下这个设备的描述符树

    USB_Core -->|配置描述符| Config0Config0 --> Interface0(HID音量接口)Config0 --> Interface1(其他功能接口)Interface0 --> HID_DescriptorInterface0 --> EP1(IN端点1)Interface1 --> EP2(端点2)Interface1 --> EP3(端点3)HID_Descriptor --> Report_Descriptor

ps : usb控制器有带宽和端点的限制，所以device不能超过控制器端点数量限制，否则无法枚举完成。

层级

usb/gadget/configfs.c
usb/gadget/functions.c
usb/gadget/function/f_rndis.c

以下是device层级的

例子：
RNDIS驱动，安卓手机接入电脑能作为USB网卡就用这个
usb/gadget/function/f_rndis.c

驱动注册：

DECLARE_USB_FUNCTION_INIT(rndis, rndis_alloc_inst, rndis_alloc);

宏的定义很简单

驱动加载时调用usb function注册，卸载反之
赋值两个行为函数指针
- alloc_inst 这个是usb实例初始化注册
- alloc_func 这个是usb功能注册，用于configfs，端点描述符等处理

UVC例子

usb/gadget/function/
层级
f_uvc.c 适配层L2
uvc_v4l2.c 底层转换支持L1

usb/gadget/function/f_uvc.c
通过uvc->vdev私有数据管理下属v4l2虚拟设备

主要通过v4l2的api注册虚拟设备，其中的fops函数指针作为数据转换读写的通道。（吐槽一下，内核没有统一使用通道这种设计是有点捞了）

注册
video_register_device
video_set_drvdata

usb/gadget/function/uvc_v4l2.c
关键ops函数，实现v4l2框架所需的接口即可

uvc_v4l2_fops
uvc_v4l2_ioctl_ops

端口排查

带宽工具，基于usbmon驱动
https://github.com/aguinet/usbtop

命令查看端点

cat /sys/kernel/debug/usb/devices

# cat /sys/kernel/debug/usb/devicesT:  Bus=01 Lev=00 Prnt=00 Port=00 Cnt=00 Dev#=  1 Spd=480  MxCh= 1
B:  Alloc=  0/800 us ( 0%), #Int=  0, #Iso=  0
D:  Ver= 2.00 Cls=09(hub  ) Sub=00 Prot=00 MxPS=64 #Cfgs=  1
P:  Vendor=1d6b ProdID=0002 Rev= 6.01
S:  Manufacturer=Linux 6.1.141 ehci_hcd
S:  Product=EHCI Host Controller
S:  SerialNumber=21480000.usb
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=e0 MxPwr=  0mA
I:* If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=09(hub  ) Sub=00 Prot=00 Driver=hub
E:  Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS=   4 Ivl=256msT:  Bus=02 Lev=00 Prnt=00 Port=00 Cnt=00 Dev#=  1 Spd=12   MxCh= 1
B:  Alloc=  0/900 us ( 0%), #Int=  0, #Iso=  0
D:  Ver= 1.10 Cls=09(hub  ) Sub=00 Prot=00 MxPS=64 #Cfgs=  1
P:  Vendor=1d6b ProdID=0001 Rev= 6.01
S:  Manufacturer=Linux 6.1.141 ohci_hcd
S:  Product=Generic Platform OHCI controller
S:  SerialNumber=214c0000.usb
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=e0 MxPwr=  0mA
I:* If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=09(hub  ) Sub=00 Prot=00 Driver=hub
E:  Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS=   2 Ivl=255ms

B代表带宽，而且还需要留意Int+Iso的数量
控制器会有设备数限制和端点数限制
这里的端点数限制指周期端点，包括 int中断传输,isoc基于时间固定带宽传输两种
EP一般有IN/OUT，EP IN + EP OUT = 2个端点

关于alt，usb支持设备布局 https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/drivers/usbcon/usb-device-layout