Linux内核USB3.0设备控制器驱动框架分析

USB控制器作为Device时，驱动框架主要由5层构成。最顶层是Gadget Function驱动，代表具体设备驱动，如大容量存储、通讯类、USB音频设备。Gadget Funcation API层提供统一API，屏蔽差异，提升兼容性。Composite层为可选中间层，支持多种功能设备开发，当前最流行的是基于Composite和configfs的USB gadget configfs。UDC驱动直接操作硬件，管理USB设备与主机通信。USB设备控制器通过USB线缆与USB主机控制器相连，负责数据传输。

Linux内核的USB Gadget Function驱动位于drivers/usb/gadget/function目录下，涵盖多种设备类驱动，如通讯、USB音频、大容量存储、USB视频等。

Gadget Function驱动入口使用usb_function_driver结构描述，需要实现alloc_inst和alloc_func函数。Composite驱动通过Gadget Function API调用这些函数。usb_function描述Gadget Function驱动，关键在于实现回调函数。宏DECLARE_USB_FUNCTION_INIT用于初始化usb_function_driver实例。

Gadget Funcation API提供注册和注销功能，上层Gadget Function驱动使用此API注册，下层Composite驱动使用API与Gadget Function驱动绑定和匹配。注册过程包括将usb_function_driver挂载到func_list链表。

USB Composite的核心数据结构为usb_composite_driver。Composite驱动实现设备描述符dev和bind回调函数。Composite设备使用usb_composite_dev自动创建，不需要驱动创建。gadget指向dwc3结构体中的usb_gadget，req提前分配用于控制请求，config当前使用的usb配置，desc是设备描述符，driver指向usb_composite_driver。

legacy USB gadget驱动使用composite_driver_template数据结构，通过usb_composite_probe注册，内核在注册时将数据拷贝到usb_composite_driver的gadget_driver成员。

USB Gadget Configfs在Linux 3.11版本引入，是一种基于ram的文件系统，允许用户层直接控制内核对象。该系统提供API用于定义USB Gadget设备的功能和配置，简化设备配置和使用。

UDC驱动用于管理USB设备控制器。初始化UDC驱动时创建udc_class并设置uevent回调函数。使用usb_add_gadget_udc注册UDC驱动，分配并初始化usb_udc数据结构，将其添加到udc_list链表中。删除UDC驱动时执行相应回调并从链表中移除。Composite驱动与UDC驱动匹配后，通过设置usb_composite_driver的gadget_driver地址绑定两者。UDC驱动提供接口用于操作USB设备控制器，例如开启和关闭控制器、端点管理、I/O请求处理等。

UDC驱动使用usb_udc数据结构描述，包含usb_gadget用于实现设备功能，usb_gadget_ops包含硬件操作函数，如启动、停止、电源管理等。ep0表示端点0，用于控制请求，其他端点数据结构挂载到ep_list链表中。speed表示当前设备速度，max_speed表示最大速度。

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