一、 libusb 介紹
libusb 設計了一系列的外部API 為應用程序所呼叫，通過這些API應用程序可以操作硬件，從libusb的原始碼可以看出，這些API 呼叫了核心的底層介面，和kernel driver中所用到的函數所實現的功能差不多，只是libusb更加接近USB 規範。使得libusb的使用也比開發核心驅動程式相對容易的多。
Libusb 的編譯安裝請查看Readme，這裡不做詳解
二、 libusb 的外部介面
2.1 初始化設備介面
這些介面也可以稱為核心函數，它們主要用來初始化並尋找相關設備。
usb_init
函數定義： void usb_init(void);
從函數名稱可以看出這個函數是用來初始化相關資料的，這個函數大家只要記住必須呼叫就行了，而且是一開始就要呼叫的.
usb_find_busses
函數定義： int usb_find_busses(void);
尋找系統上的usb匯流排，任何usb設備都通過usb匯流排和計算機匯流排通訊。進而和其他設備通訊。此函數返回匯流排數。
usb_find_devices
函數定義： int usb_find_devices(void);
尋找匯流排上的usb設備，這個函數必要在呼叫usb_find_busses()後使用。以上的三個函數都是一開始就要用到的，此函數返回設備數量。
usb_get_busses
函數定義： struct usb_bus *usb_get_busses(void);
這個函數返回匯流排的列表，在高一些的版本中已經用不到了，這在下面的實例中會有講解
2.2 操作設備介面
usb_open
函數定義： usb_dev_handle *usb_open(struct *usb_device dev);
打 開要使用的設備，在對硬件進行操作前必須要呼叫usb_open 來打開設備，這裡大家看到有兩個結構體 usb_dev_handle 和 usb_device 是我們在開發中經常碰到的，有必要把它們的結構看一看。在libusb 中的usb.h和usbi.h中有定義。
這裡我們不妨理解為返回的 usb_dev_handle 指針是指向設備的訊息處理函式，而行參裡輸入就是需要打開的設備。
usb_close
函數定義： int usb_close(usb_dev_handle *dev);
與usb_open相對應，關閉設備，是必須呼叫的， 返回0成功，<0 失敗。
usb_set_configuration
函數定義： int usb_set_configuration(usb_dev_handle *dev， int configuration);
設置當前設備使用的configuration，參數configuration 是你要使用的configurtation descriptoes中的bConfigurationValue， 返回0成功，<0失敗( 一個設備可能包含多個configuration，比如同時支持高速和低速的設備就有對應的兩個configuration，詳細可查看usb標準)
usb_set_altinterface
函數定義： int usb_set_altinterface(usb_dev_handle *dev， int alternate);
和名字的意思一樣，此函數設置當前設備配置的interface descriptor，參數alternate是指interface descriptor中的bAlternateSetting。返回0成功，<0失敗
usb_resetep
函數定義： int usb_resetep(usb_dev_handle *dev， unsigned int ep);
復位指定的endpoint，參數ep 是指bEndpointAddress，。這個函數不經常用，被下面介紹的usb_clear_halt函數所替代。
usb_clear_halt
函數定義： int usb_clear_halt (usb_dev_handle *dev， unsigned int ep);
復位指定的endpoint，參數ep 是指bEndpointAddress。這個函數用來替代usb_resetep
usb_reset
函數定義： int usb_reset(usb_dev_handle *dev);
這個函數現在基本不怎麼用，不過這裡我也講一下，和名字所起的意思一樣，這個函數reset設備，因為重啟設備後還是要重新打開設備，所以用usb_close就已經可以滿足要求了。
usb_claim_interface
函數定義： int usb_claim_interface(usb_dev_handle *dev， int interface);
註冊與操作系統通訊的介面，這個函數必須被呼叫，因為只有註冊介面，才能做相應的操作。
Interface 指 bInterfaceNumber. (下面介紹的usb_release_interface 與之相對應，也是必須呼叫的函數)
usb_release_interface
函數定義： int usb_release_interface(usb_dev_handle *dev， int interface);
註銷被usb_claim_interface函數呼叫後的介面，釋放資源，和usb_claim_interface對應使用。
2.3 控制傳輸介面
usb_control_msg
函數定義：int usb_control_msg(usb_dev_handle *dev， int requesttype， int request， int value， int index， char *bytes， int size， int timeout);
從預設的管道發送和接受控制資料
usb_get_string
函數定義： int usb_get_string(usb_dev_handle *dev， int index， int langid， char *buf， size_t buflen);
usb_get_string_simple
函數定義： int usb_get_string_simple(usb_dev_handle *dev， int index， char *buf， size_t buflen);
usb_get_descriptor
函數定義： int usb_get_descriptor(usb_dev_handle *dev， unsigned char type， unsigned char index， void *buf， int size);
usb_get_descriptor_by_endpoint
函數定義： int usb_get_descriptor_by_endpoint(usb_dev_handle *dev， int ep， unsigned char type， unsigned char index， void *buf， int size);
2.4 批次傳輸介面
usb_bulk_write
函數定義： int usb_bulk_write(usb_dev_handle *dev， int ep， char *bytes， int size， int timeout);
usb_interrupt_read
函數定義： int usb_interrupt_read(usb_dev_handle *dev， int ep， char *bytes， int size， int timeout);
2.5 中斷傳輸介面
usb_bulk_write
函數定義： int usb_bulk_write(usb_dev_handle *dev， int ep， char *bytes， int size， int timeout);
usb_interrupt_read
函數定義： int usb_interrupt_read(usb_dev_handle *dev， int ep， char *bytes， int size， int timeout);
基本上libusb所經常用到的函數就有這些了，和usb協議確實很接近吧。下面我們實例在介紹一個應用。
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Libusb函式庫的使用
使用libusb之前你的linux系統必須裝有usb檔案系統，這裡還介紹了使用hiddev設備檔案來訪問設備，目的在於不僅可以比較出usb的易用性，還提供了一個轉化成libusb驅動程式的案例。
3.1 find設備
任何驅動程式第一步首先是尋找到要操作的設備，我們先來看看HID驅動程式是怎樣尋找到設備的。我們假設尋找設備的函數Device_Find(註：程式碼只是為了方便解說，不保證程式碼的健全)
int Device_Find()
{
char dir_str[100]; /* 這個變數我們用來儲存設備檔案的目錄路徑 */
char hiddev[100]; /* 這個變數用來儲存設備檔案的完整路徑*/
DIR dir;
/* 申請的字串陣列清空，這個編程習慣要養成 */
memset (dir_str， 0 ， sizeof(dir_str));
memset (hiddev， 0 ， sizeof(hiddev));
/* hiddev 的設備描述符不在/dev/usb/hid下面，就在/dev/usb 下面
這裡我們使用opendir函數來檢驗目錄的有效性
打開目錄返回的值儲存在變數dir裡，dir前面有聲明
*/
dir=opendir("/dev/usb/hid");
if(dir){
/* 程序執行到這裡，說明存在 /dev/usb/hid 路徑的目錄 */
sprintf(dir_str，"/dev/usb/hid/");
closedir(dir);
}else{
/* 如果不存在hid目錄，那麼設備檔案就在/dev/usb下 */
sprintf(dir_str，"/dev/usb/");
}
/* DEVICE_MINOR 是指設備數，HID一般是16個 */
for(i = 0; i < DEVICE_MINOR; i++) {
/* 獲得完整路徑的設備檔案名，一般hid設備檔案名是hiddev0 到 hiddev16 */
sprintf(hiddev， "%shiddev%d"， dir_str，i);
/* 打開設備檔案，獲得檔案訊息處理函式 */
fd = open(hiddev， O_RDWR);
if(fd > 0) {
/* 操作設備獲得設備訊息 */
ioctl(fd， HIDIOCGDEVINFO， &info);
/* VENDOR_ID 和 PRODUCT_ID 是標識usb設備廠家和產品ID，驅動程式都需要這兩個參數來尋找設備，到此我們尋找到了設備 */
if(info.vendor== VENDOR_ID && info.product== PRODUCT_ID) {
/* 這裡添加設備的初始化程式碼 */
device_num++; /* 找到的設備數 */
}
close(fd);
}
}
return device_num; /* 返回尋找的設備數量 */
}
我們再來看libusb是如何來尋找和初始化設備
{
struct usb_bus *busses;
int device_num = 0;
device_num = 0; /* 記錄設備數量 */
usb_init(); /* 初始化 */
usb_find_busses(); /* 尋找系統上的usb匯流排 */
usb_find_devices(); /* 尋找usb匯流排上的usb設備 */
/* 獲得系統匯流排鏈表的訊息處理函式 */
busses = usb_get_busses();
struct usb_bus *bus;
/* 遍歷匯流排 */
for (bus = busses; bus; bus = bus->next) {
struct usb_device *dev;
/* 遍歷匯流排上的設備 */
for (dev = bus->devices; dev; dev = dev->next) {
/* 尋找到相關設備， */
if(dev->descriptor.idVendor==VENDOR_ID&& dev->descriptor.idProduct == PRODUCT_ID) {
/* 這裡添加設備的初始化程式碼 */
device_num++; /* 找到的設備數 */
}
}
}
return device_num; /* 返回設備數量 */
}
註：在新版本的libusb中，usb_get_busses就可以不用了，這個函數是返回系統上的usb匯流排鏈表訊息處理函式。
這裡我們直接用usb_busses變數，這個變數在usb.h中被定義為外部變數，所以可以直接寫成這樣：
for (bus = usb_busses; bus; bus = bus->next) {
struct usb_device *dev;
for (dev = bus->devices; dev; dev = dev->next) {
/* 這裡添加設備的初始化程式碼 */
}
}
3.2 打開設備
假設我們定義的打開設備的函數名是device_open，
int Device_Open()
{
int handle;
/* 傳統HID驅動程式呼叫，通過open打開設備檔案就可 */
handle = open(「hiddev0」， O_RDONLY);
}
/* 使用libusb打開驅動程式 */
int Device_Open()
{
/* LIBUSB 驅動程式打開設備，這裡寫的是虛擬碼，不保證程式碼有用 */
struct usb_device* udev;
usb_dev_handle* device_handle;
/* 當找到設備後，通過usb_open打開設備，這裡的函數就相當open 函數 */
device_handle = usb_open(udev);
}
3.3 讀寫設備和操作設備
假設我們的設備使用控制傳輸方式，至於批處理傳輸和中斷傳輸限於篇幅這裡不介紹。
我們這裡定義三個函數，Device_Write， Device_Read，Device_Report。
Device_Report 功能發送接收函數
Device_Write 功能寫入資料
Device_Read 功能讀取資料
Device_Write和Device_Read呼叫Device_Report發送寫的訊息和讀的訊息，開發者根據發送的命令協議來設計，我們這裡只簡單實現發送資料的函數。
假設我們要給設備發送72字組的資料，頭8個字組是報告頭，是我們定義的和設備相關的規則，後64位是資料。
HID驅動程式的實現(這裡只是用程式碼來有助理解，程式碼是虛擬碼)
{
int ret; /* 儲存ioctl函數的返回值 */
int index;
unsigned char send_data[72]; /* 發送的資料 */
unsigned char recv_data[72]; /* 接收的資料 */
struct hiddev_usage_ref uref; /* hid驅動程式定義的資料封包 */
struct hiddev_report_info rinfo; /* hid驅動程式定義的 */
memset(send_data， 0， sizeof(send_data));
memset(recv_data， 0， sizeof(recv_data));
memcpy(send_data， buffer72， 72);
/* 這在發送資料之前必須呼叫的，初始化設備 */
ret = ioctl(fd， HIDIOCINITREPORT， 0);
if( ret !=0) {
return NOT_OPENED_DEVICE;/* NOT_OPENED_DEVICE 屬於自己定義巨集 */
}
/* HID設備每次傳輸一個字組的資料封包 */
for(index = 0; index < 72; index++) {
/* 設置發送資料的狀態 */
uref.report_type = HID_REPORT_TYPE_FEATURE;
uref.report_id = HID_REPORT_ID_FIRST;
uref.usage_index = index;
uref.field_index = 0;
uref.value = send_data[index];
ioctl(fd， HIDIOCGUCODE， &uref);
ret=ioctl(fd， HIDIOCSUSAGE， &uref);
if(ret != 0 ){
return UNKNOWN_ERROR;
}
}
/* 發送資料 */
rinfo.report_type = HID_REPORT_TYPE_FEATURE;
rinfo.report_id = HID_REPORT_ID_FIRST;
rinfo.num_fields = 1;
ret=ioctl(fd， HIDIOCSREPORT， &rinfo); /* 發送資料 */
if(ret != 0) {
return WRITE_REPORT;
}
/* 接收資料 */
ret = ioctl(fd， HIDIOCINITREPORT， 0);
for(index = 0; index < 72; index++) {
uref.report_type = HID_REPORT_TYPE_FEATURE;
uref.report_id = HID_REPORT_ID_FIRST;
uref.usage_index = index;
uref.field_index = 0;
ioctl(fd， HIDIOCGUCODE， &uref);
ret = ioctl(fd， HIDIOCGUSAGE， &uref);
if(ret != 0 ) {
return UNKNOWN_ERROR;
}
recv_data[index] = uref.value;
}
memcpy(buffer72， recv_data， 72);
return SUCCESS;
}
libusb驅動程式的實現：
{
/* 定義設備訊息處理函式 */
usb_dev_handle* Device_handle;
/* save the data of send and receive */
unsigned char send_data[72];
unsigned char recv_data[72];
int send_len;
int recv_len;
/* 資料置空 */
memset(send_data， 0 ， sizeof(send_data));
memset(recv_data， 0 ， sizeof(recv_data));
/* 這裡的g_list是全域的資料變數，裡面可以存儲相關設備的所需訊息，當然我們 也可以從函數形參中傳輸進來，設備的訊息在打開設備時初始化，我們將在後面的總結中詳細描述一下 */
Device_handle = (usb_dev_handle*)(g_list[fd].device_handle);
if (Device_handle == NULL) {
return NOT_OPENED_DEVICE;
}
/* 這個函數前面已經說過，在操作設備前是必須呼叫的， 0是指用預設的設備 */
usb_claim_interface(Device_handle， 0);
/* 發送資料，所用到的巨集定義在usb.h可以找到，我列出來大家看一下
#define USB_ENDPOINT_OUT 0x00
#define USB_TYPE_CLASS (0x01 << 5)
#define USB_RECIP_INTERFACE 0x01
#define HID_REPORT_SET 0x09 */
send_len = usb_control_msg(Device_handle，
USB_ENDPOINT_OUT + USB_TYPE_CLASS + USB_RECIP_INTERFACE，
HID_REPORT_SET，
0x300，
0，
send_data， 72， USB_TIMEOUT);
/* 發送資料有錯誤 */
if (send_len < 0) {
return WRITE_REPORT;
}
if (send_len != 72) {
return send_len;
}
/* 接收資料
#define USB_ENDPOINT_IN 0x80
#define USB_TYPE_CLASS (0x01 << 5)
#define USB_RECIP_INTERFACE 0x01
#define HID_REPORT_GET 0x01
*/
recv_len = usb_control_msg(Device_handle，
USB_ENDPOINT_IN + USB_TYPE_CLASS + USB_RECIP_INTERFACE，
HID_REPORT_GET，
0x300，
0，
recv_data， 72， USB_TIMEOUT);
if (recv_len < 0) {
printf("failed to retrieve report from USB device!/n");
return READ_REPORT;
}
if (recv_len != 72) {
return recv_len;
}
/* 和usb_claim_interface對應 */
usb_release_interface(RY2_handle， 0);
memcpy(buffer72， recv_data， 72);
return SUCCESS;
}
3.4 關閉設備
假設我們定義的關閉設備的函數名是Device_Close()
int Device_Close()
{
int handle;
handle = open(「hiddev0」， O_RDONLY);
/* 傳統HID驅動程式呼叫，通過close()設備檔案就可 */
close( handle );
}
/* 使用libusb關閉驅動程式 */
int Device_Close()
{
/* LIBUSB 驅動程式打開設備，這裡寫的是虛擬碼，不保證程式碼有用 */
struct usb_device* udev;
usb_dev_handle* device_handle;
device_handle = usb_open(udev);
/* libusb函式庫使用usb_close關閉程序 */
usb_close(device_handle);
}
libusb的驅動程式框架
前面我們看了些主要的libusb函數的使用，這裡我們把前面的內容歸納下：
一般的驅動程式應該都包含如下介面：
Device_Open(); /* 打開設備介面 */
Device_Write(); /* 寫入設備介面 */
Device_Read(); /* 讀取設備介面 */
Device_Close(); /* 關閉設備介面 */
具體程式碼如下：
/* usb.h這個頭檔案是要包括的，裡面包含了必須要用到的資料結構 */
/* 我們將一個設備的屬性用一個結構體來概括 */
typedef struct
{
struct usb_device* udev;
usb_dev_handle* device_handle;
/* 這裡可以添加設備的其他屬性，這裡只列出每個設備要用到的屬性 */
} device_descript;
/* 用來設置傳輸資料的時間延遲 */
#define USB_TIMEOUT 10000
/* 廠家ID 和產品 ID */
#define VENDOR_ID 0xffff
#define PRODUCT_ID 0xffff
/* 這裡定義陣列來儲存設備的相關屬性，DEVICE_MINOR可以設置能夠同時操作的設備數量，用全域變數的目的在於方便儲存屬性 */
#define DEVICE_MINOR 16
int g_num;
device_descript g_list[ DEVICE_MINOR ];
/* 我們寫個設備先找到設備，並把相關訊息儲存在 g_list 中 */
int Device_Find()
{
struct usb_bus *bus;
struct usb_device *dev;
g_num = 0;
usb_find_busses();
usb_find_devices();
/* 尋找設備 */
for (bus = usb_busses; bus; bus = bus->next) {
for (dev = bus->devices; dev; dev = dev->next) {
if(dev->descriptor.idVendor==VENDOR_ID&& dev->descriptor.idProduct == PRODUCT_ID) {
/* 儲存設備訊息 */
if (g_num < DEVICE_MINOR) {
g_list[g_num].udev = dev;
g_num ++;
}
}
}
}
return g_num;
}
/* 找到設備後，我們根據訊息打開設備 */
int Device_Open()
{
/* 根據情況打開你所需要操作的設備，這裡我們僅列出虛擬碼 */
if(g_list[g_num].udev != NULL) {
g_list[g_num].device_handle = usb_open(g_list[g_num].udev);
}
}
/* 下面就是操作設備的函數了，我們就不列出來拉，大家可以參考上面的介紹 */
int DeviceWite(int handle)
{
/* 填寫相關程式碼，具體查看設備協議*/
}
int DeviceOpen(int handle)
{
/* 填寫相關程式碼，具體查看設備協議 */
}
/* 最後不要忘記關閉設備 */
void Device_close(int handle)
{
/* 呼叫usb_close */
}
小結
到此，使用libusb進行驅動程式開發介紹完了，通過對函式庫所提供的API的使用可以體會到libusb的易用性。
//本文转载自http://blog.csdn.net/leino11121/article/details/6344088
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