基于Linux的USB主/從設備之間的三種通信方式

　　一旦在設備中實現了用戶定制的內核模塊，就可以使該設備完成相當復雜的功能，例如仿真一個文件系統，從而允許嵌入式應用將其USB主機當作一個遠程存儲設備。除此以外，采用這種方法之后，設備還可以具備存儲轉發(store-and-forward)的功能，因而能夠在與USB主機的連接建立之前對來自嵌入式應用的數據流進行緩沖。

　　在基于StrongARM的Linux設備中，內核代碼用于管理芯片所攜帶的USB設備控制器外設，通過調用函數sa1100_usb_open ()來初始化。在初始化之后，內核模塊還會調用函數sa1100_usb_get_descriptor_ptr() 和sa1100_usb_set_string_descriptor()來設置在設備查詢期間傳送給USB主機的描述符，其中包含設備的數字廠商號和產品標識符，以及可以讓主機用來識別設備的字符串，甚至還有一個序列號域，以便主機可以唯一地識別一個連接在USB接口上的設備，或者在同種型號的多個設備中進行區分。

　　設備查詢過程是由USB設備控制器驅動的，并且一旦和USB主機連上之后會自動執行，所以內核模塊必須在USB通信開始之前設置好每個設備的描述符。當準備工作就緒之后，USB設備模塊就會調用函數sa1100_usb_start()來通知內核接收主機發來的USB連接請求。如果設備模塊在連上USB 主機之前調用了函數sa1100_set_configured_callback()，那么接著內核模塊就會在查詢過程結束時調用回調函數?；卣{函數很適合用來在設備上發出警告或給出一些形象的暗示，說明連接已經建立。

　　如果不再需要進行USB通信，那么設備的內核模塊就會先調用函數sa1100_usb_stop()，然后調用sa1100_usb_close()，來關閉SA1100上的USB控制器。

　　StrongARM 的 USB控制器支持bulk-in和bulk-out兩種數據傳送方式。當接收來自USB主機的數據包時，內核模塊會調用sa1100_usb_recv ()，將一個數據緩沖區的地址和一個回調函數送給它。然后內核中的USB設備控制代碼會從主機取回一個bulk-out數據包，將其內容存入制定的緩沖區，接著調用回調函數。

　　下一步，回調函數從接收緩沖區中提取出數據，將其存放到其他地方，或者將緩沖區空間添加到一個隊列中，然后分配一個新的緩沖區來接收下一個數據包。然后，如果還有數據需要接收，那么回調函數會重新調用sa1100_usb_recv()，準備接收另一個數據包。

　　向USB 主機發送數據的過程與此類似。內核模塊收集了一幀數據之后，將數據的存放地址、數據長度和回調函數的地址送給sa1100_usb_send()函數。接著，在數據傳送結束之后，內核模塊會調用回調函數。

　　在www.embedded.com/code.htm (arch/arm/mach-sa1100/usb-char.c)可以找到一個叫做usb-char的模塊，這是一個很好的設備端SA1110 Linux USB模塊的例子。該模塊將USB設備與USB 主機之間的連接變成一種高速串行鏈接。此外， usb-eth( arch/arm/mach-sa1100/usb-eth.c)模塊也是個不錯的例子，該模塊將USB變成了一種虛擬的以太型網絡。后面會深入探討這兩種模塊。

2. USB主機端通信過程

　　有些很好的主機端USB驅動程序的例子是隨主流Linux操作系統的發布而提供的，位于The Linux Kernel Archives (kernel.org)發布的原始內核源代碼中。其中，Handspring Visor 模塊(drivers/usb/serial/visor.c)是一個編寫得更清晰，也更易理解的模塊，它同時也是USB 主機端模塊(drivers/usb/usb-skeleton.c)的模板。

利用USB實現高速串行通信

1. USB設備端通信過程

　　為了達到最實用的效果，我們可以將USB總線簡單地看作一個高速串口，然后，在一些嵌入式設備和應用中，我們就可以用USB接口來模擬串口。 StrongARM處理器的Linux內核就提供了一個名為usb-char的USB設備驅動程序，它所完成的恰好就是用USB模擬串口的功能。

　　當需要與USB 主機通信時，Linux操作系統中的USB設備應用只是簡單地打開一個與其usb-char設備節點的連接(連接類型為字符型，major number 為10, minor 為240)，然后就開始讀寫數據。在與USB 主機的連接建立之前，read()和write()操作均返回一個錯誤信息。一旦連接建立好，并且設備查詢完成之后，USB接口就開始象一個點對點的串口一樣與主機進行通信。

　　這種進行USB數據傳送的方法非常簡單有效，因而usb-char設備模塊發布之后一直很受歡迎。而且，該模塊還為通過其他方法進行USB通信提供了一個參考。