Linux USB Gadget驱动
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简介：
Linux USB Gadget驱动是专门用于配置和管理作为USB设备端功能的软件模块，允许Linux设备模拟各种常见的USB外设，如鼠标、键盘等。
### Linux USB Gadget 驱动详解
#### 一、概述与应用场景
Linux USB Gadget驱动是一种特殊的驱动程序，使运行Linux的设备能够作为USB从设备工作。这种驱动允许Linux设备模拟各种USB设备角色，如U盘、键盘、鼠标或网络接口等。对于嵌入式系统而言，这种能力极为重要，因为许多现代电子设备都需要通过USB接口与主机（通常是PC）进行通信。
#### 二、核心概念与术语
- **USB Gadget**: USB Gadget是指能够模拟USB从设备功能的硬件或软件，在Linux中主要通过特定驱动实现。
- **USB Device Controller (UDC)**: UDC是物理硬件的一部分，负责与USB总线实际通信。在Linux中，Gadget驱动通过UDC与USB总线交互。
- **Function**: Function 是Gadget驱动中的一个组件，用于定义设备行为。例如，一个Function可以是一个U盘或串行端口等。
- **Configuration**: Configuration 定义了一个或多个Function集合以及它们如何呈现给外界。每个Configuration代表一种可能的工作模式。
#### 三、实现原理
Linux USB Gadget驱动的核心在于通过软件模拟USB从设备行为。具体步骤包括：
1. **UDC配置**：初始化UDC，设置其寄存器以正确响应USB总线信号。
2. **Function定义**: 定义Function来模拟特定的USB设备行为。例如，一个Function可以是一个U盘，并包含文件系统映射等信息。
3. **Configuration设置**：确定哪些Function可用以及它们如何组合工作。
4. **驱动加载**：加载Gadget驱动并配置所有必要参数。
#### 四、实例分析——模拟U盘功能
以FS2410平台为例，介绍在Linux环境下模拟U盘的功能实现方法。硬件环境为华清远见的FS2410平台；软件环境为Linux 2.6.26内核版本。
**步骤详解**:
1. **内核代码添加**: 在内核中加入USB Gadget支持的相关代码，这包括UDC初始化和配置。
```c
static void smdk2410_udc_pullup(enum s3c2410_udc_cmd_ecmd)
{
u8 *s3c2410_pullup_info[] = {
/* Pull-up info */
Pull-up enable,
Pull-up disable,
UDC reset, in case of
};
printk(KERN_INFO %sn, s3c2410_pullup_info[cmd]);
s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPG9, S3C2410_GPG9_OUTP);
switch (cmd) {
case S3C2410_UDC_P_ENABLE:
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPG9, 7); break; // set gpg9 output HIGH
case S3C2410_UDC_P_DISABLE:
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPG9, 5); break; // set gpg9 output LOW
case S3C2410_UDC_P_RESET:
/* FIXME!!! */
}
}
```
2. **UDC初始化**：在`mach-smdk2410.c`文件中进行UDC的初始化，设置相关的寄存器以确保UDC正常工作。
3. **注册USB Gadget设备**: 将USB Gadget设备注册到Linux内核中，使内核能够识别并使用该设备。
4. **配置USB时钟**：为保证数据传输稳定性而设定适当的USB时钟频率。
5. **定义Function**：定义Function来模拟U盘行为。通常涉及将存储设备或分区挂载至特定文件系统，并将其暴露给主机端。
6. **设置Configuration**: 配置Function集合，决定如何实现U盘功能。
通过这些步骤，在Linux环境下成功实现了模拟U盘的功能。这种技术在移动设备（如智能手机、数码相机等）中非常常见，使得用户能够轻松地通过USB接口与计算机交换数据。
#### 五、总结
Linux USB Gadget驱动是一项强大的技术，可以极大地扩展Linux设备功能使其能模拟多种USB从设备。通过对上述实例分析，了解了实现这一功能的具体步骤和技术细节。对于嵌入式系统开发者来说，掌握这项技术对设计开发具有USB接口的产品至关重要。
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