1、聲明

本文是在學(xué)習(xí)韋東山《驅(qū)動(dòng)大全》USB子系統(tǒng)時(shí)，為梳理知識(shí)點(diǎn)和自己回看而記錄，全部內(nèi)容高度復(fù)制粘貼。

韋老師的《驅(qū)動(dòng)大全》：商品詳情

其對(duì)應(yīng)的講義資料：https://e.coding.net/weidongshan/linux/doc_and_source_for_drivers.git

libusb api：https://libusb.sourceforge.io/api-1.0/libusb_api.html

2、HID協(xié)議

HID：Human Interface Devices, 人類用來跟計(jì)算機(jī)交互的設(shè)備。就是鼠標(biāo)、鍵盤、游戲手柄等設(shè)備。對(duì)于USB接口的HID設(shè)備，有一套協(xié)議。

2.1、描述符

HID設(shè)備有如下描述符：

• HID設(shè)備的"設(shè)備描述符"并無實(shí)際意義，沒有使用"設(shè)備描述符"來表示自己是HID設(shè)備。
• HID設(shè)備只有一個(gè)配置，所以只有一個(gè)配置描述符。
• 接口描述符：
  • bInterfaceClass為3，表示它是HID設(shè)備。
  • bInterfaceSubClass是0或1，1表示它支持"Boot Interface"(表示PC的BIOS能識(shí)別、使用它)，0表示必須等操作系統(tǒng)啟動(dòng)后通過驅(qū)動(dòng)程序來使用它。
  • bInterfaceProtocol：0-None, 1-鍵盤, 2-鼠標(biāo)。
• 端點(diǎn)描述符：HID設(shè)備有一個(gè)控制端點(diǎn)、一個(gè)中斷端點(diǎn)。

對(duì)于鼠標(biāo)，HOST可以通過中斷端點(diǎn)讀到數(shù)據(jù)。

2.2、鼠標(biāo)數(shù)據(jù)格式

通過中斷傳輸可以讀到鼠標(biāo)數(shù)據(jù)，它是8字節(jié)的數(shù)據(jù)，格式如下：

偏移	大小	描述
0	1字節(jié)
1	1字節(jié)	按鍵狀態(tài)
2	2字節(jié)	X位移
4	2字節(jié)	Y位移
6	1字節(jié)或2字節(jié)	滾輪

按鍵狀態(tài)里，每一位對(duì)應(yīng)鼠標(biāo)的一個(gè)按鍵，等1時(shí)表示對(duì)應(yīng)按鍵被點(diǎn)擊了，格式如下：

位	長度	描述
0	1	鼠標(biāo)的左鍵
1	1	鼠標(biāo)的右鍵
2	1	鼠標(biāo)的中間鍵
3	5	保留，設(shè)備自己定義bit3: 鼠標(biāo)的側(cè)邊按鍵bit4:

X位移、Y位移都是8位的有符號(hào)數(shù)。對(duì)于X位移，負(fù)數(shù)表示鼠標(biāo)向左移動(dòng)，正數(shù)表示鼠標(biāo)向右移動(dòng)，移動(dòng)的幅度就使用這個(gè)8位數(shù)據(jù)表示。對(duì)于Y位移，負(fù)數(shù)表示鼠標(biāo)向上移動(dòng)，正數(shù)表示鼠標(biāo)向下移動(dòng)，移動(dòng)的幅度就使用這個(gè)8位數(shù)據(jù)表示。

3、應(yīng)用程序

本次應(yīng)用程序是使用同步接口讀取鼠標(biāo)數(shù)據(jù)。

#include <errno.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>#include <libusb-1.0/libusb.h>int main(int argc, char **argv)
{int err;libusb_device *dev, **devs;int num_devices;int endpoint;int interface_num;int transferred;int count = 0;unsigned char buffer[8];struct libusb_config_descriptor *config_desc;struct libusb_device_handle *dev_handle = NULL;int found = 0;/* libusb init */err = libusb_init(NULL);if (err < 0) {fprintf(stderr, "failed to initialise libusb %d - %s\n", err, libusb_strerror(err));exit(1);}/* get device list */if ((num_devices = libusb_get_device_list(NULL, &devs)) < 0)    // 獲取設(shè)備描述符列表（函數(shù)返回設(shè)備描述符數(shù)量）{fprintf(stderr, "libusb_get_device_list() failed\n");libusb_exit(NULL);exit(1);}   fprintf(stdout, "libusb_get_device_list() ok\n");/* for each device, get config descriptor */for (int i = 0; i < num_devices; i++){dev = devs[i];err = libusb_get_config_descriptor(dev, 0, &config_desc);   // 獲取配置描述符if (err) {fprintf(stderr, "could not get configuration descriptor\n");continue;}fprintf(stdout, "libusb_get_config_descriptor() ok\n");/* parse interface descriptor, find usb mouse */for (int interface = 0; interface < config_desc->bNumInterfaces; interface++)   // 枚舉所有接口描述符{const struct libusb_interface_descriptor *intf_desc = &config_desc->interface[interface].altsetting[0];     // 獲取配置描述符里的第一個(gè)接口描述符interface_num = intf_desc->bInterfaceNumber;        // 記錄該接口描述符的編號(hào)（編號(hào)是從0開始）if (intf_desc->bInterfaceClass != 3 || intf_desc->bInterfaceProtocol != 2)  // 判斷是否是HID設(shè)備和是否是鼠標(biāo)協(xié)議continue;/* 找到了USB鼠標(biāo) */fprintf(stdout, "find usb mouse ok\n");for (int ep = 0; ep < intf_desc->bNumEndpoints; ep++)   // 枚舉所有端點(diǎn)描述符{// 判斷是否是中斷傳輸，是否是輸入端點(diǎn)（輸入輸出都是以USB Host來討論，所以該端點(diǎn)是USB Device輸出到USB Host）if ((intf_desc->endpoint[ep].bmAttributes & 3) == LIBUSB_TRANSFER_TYPE_INTERRUPT || (intf_desc->endpoint[ep].bEndpointAddress & 0x80) == LIBUSB_ENDPOINT_IN){/* 找到了輸入的中斷端點(diǎn) */fprintf(stdout, "find in int endpoint\n");endpoint = intf_desc->endpoint[ep].bEndpointAddress;found = 1;break;}}if (found)break;}libusb_free_config_descriptor(config_desc);if (found)break; }if (!found){/* free device list */libusb_free_device_list(devs, 1);libusb_exit(NULL);exit(1);}/* libusb open */if (found){err = libusb_open(dev, &dev_handle);if (err){fprintf(stderr, "failed to open usb mouse\n");exit(1);}fprintf(stdout, "libusb_open ok\n");}/* free device list */libusb_free_device_list(devs, 1);/* claim interface */libusb_set_auto_detach_kernel_driver(dev_handle, 1);  err = libusb_claim_interface(dev_handle, interface_num);if (err){fprintf(stderr, "failed to libusb_claim_interface\n");exit(1);}fprintf(stdout, "libusb_claim_interface ok\n");/* libusb interrupt transfer */while (1){err = libusb_interrupt_transfer(dev_handle, endpoint, buffer, 8, &transferred, 5000);		// 發(fā)起中斷傳輸，阻塞等待，5s超時(shí)時(shí)間if (!err) {/* parser data */printf("%04d datas: ", count++);printf("recv datas len = %d\n", transferred);for (int i = 0; i < transferred; i++){printf("%02x ", buffer[i]);}printf("\n");} else if (err == LIBUSB_ERROR_TIMEOUT){fprintf(stderr, "libusb_interrupt_transfer timout\n");} else {const char *errname = libusb_error_name(err);fprintf(stderr, "libusb_interrupt_transfer err : %d, %s\n", err, errname);//exit(1);}}/* libusb close */libusb_release_interface(dev_handle, interface_num);libusb_close(dev_handle);libusb_exit(NULL);
}

4、編譯應(yīng)用程序

假設(shè)你的開發(fā)板是ubuntu系統(tǒng)：

# 安裝libusb庫
$ sudo apt install libusb-1.0-0-dev# 編譯程序
$ gcc -o readmouse readmouse.c -lusb-1.0

5、測試

將usb鼠標(biāo)插入開發(fā)板：

執(zhí)行程序：

$ sudo ./readmouse

移動(dòng)鼠標(biāo)：

滾輪滑動(dòng)：

按鍵狀態(tài)：

另外，每個(gè)鼠標(biāo)的數(shù)據(jù)格式是不一樣的。以上測試結(jié)果只是我使用的鼠標(biāo)。