算是進(jìn)入了HCD的片兒區(qū)，這里的老大不是幫派頭目也不是巡邏片兒警，而是幾個(gè)結(jié)構(gòu)。在HCD這個(gè)片兒區(qū)，這個(gè)山頭兒，王中之王就是include/linux/usb/hcd.h里定義的struct usb_hcd。

struct usb_hcd {/** housekeeping*/struct usb_bus		self;		/* hcd is-a bus */struct kref		kref;		/* reference counter */const char		*product_desc;	/* product/vendor string */int			speed;		/* Speed for this roothub.* May be different from* hcd->driver->flags & HCD_MASK*/char			irq_descr[24];	/* driver + bus # */struct timer_list	rh_timer;	/* drives root-hub polling */struct urb		*status_urb;	/* the current status urb */
#ifdef CONFIG_PM_RUNTIMEstruct work_struct	wakeup_work;	/* for remote wakeup */
#endif/** hardware info/state*/const struct hc_driver	*driver;	/* hw-specific hooks *//** OTG and some Host controllers need software interaction with phys;* other external phys should be software-transparent*/struct usb_phy		*usb_phy;struct phy		*phy;/* Flags that need to be manipulated atomically because they can* change while the host controller is running.  Always use* set_bit() or clear_bit() to change their values.*/unsigned long		flags;
#define HCD_FLAG_HW_ACCESSIBLE		0	/* at full power */
#define HCD_FLAG_POLL_RH		2	/* poll for rh status? */
#define HCD_FLAG_POLL_PENDING		3	/* status has changed? */
#define HCD_FLAG_WAKEUP_PENDING		4	/* root hub is resuming? */
#define HCD_FLAG_RH_RUNNING		5	/* root hub is running? */
#define HCD_FLAG_DEAD			6	/* controller has died? *//* The flags can be tested using these macros; they are likely to* be slightly faster than test_bit().*/
#define HCD_HW_ACCESSIBLE(hcd)	((hcd)->flags & (1U << HCD_FLAG_HW_ACCESSIBLE))
#define HCD_POLL_RH(hcd)	((hcd)->flags & (1U << HCD_FLAG_POLL_RH))
#define HCD_POLL_PENDING(hcd)	((hcd)->flags & (1U << HCD_FLAG_POLL_PENDING))
#define HCD_WAKEUP_PENDING(hcd)	((hcd)->flags & (1U << HCD_FLAG_WAKEUP_PENDING))
#define HCD_RH_RUNNING(hcd)	((hcd)->flags & (1U << HCD_FLAG_RH_RUNNING))
#define HCD_DEAD(hcd)		((hcd)->flags & (1U << HCD_FLAG_DEAD))/* Flags that get set only during HCD registration or removal. */unsigned		rh_registered:1;/* is root hub registered? */unsigned		rh_pollable:1;	/* may we poll the root hub? */unsigned		msix_enabled:1;	/* driver has MSI-X enabled? */unsigned		remove_phy:1;	/* auto-remove USB phy *//* The next flag is a stopgap, to be removed when all the HCDs* support the new root-hub polling mechanism. */unsigned		uses_new_polling:1;unsigned		wireless:1;	/* Wireless USB HCD */unsigned		authorized_default:1;unsigned		has_tt:1;	/* Integrated TT in root hub */unsigned		amd_resume_bug:1; /* AMD remote wakeup quirk */unsigned		can_do_streams:1; /* HC supports streams */unsigned		tpl_support:1; /* OTG & EH TPL support */unsigned int		irq;		/* irq allocated */void __iomem		*regs;		/* device memory/io */resource_size_t		rsrc_start;	/* memory/io resource start */resource_size_t		rsrc_len;	/* memory/io resource length */unsigned		power_budget;	/* in mA, 0 = no limit */struct giveback_urb_bh  high_prio_bh;struct giveback_urb_bh  low_prio_bh;/* bandwidth_mutex should be taken before adding or removing* any new bus bandwidth constraints:*   1. Before adding a configuration for a new device.*   2. Before removing the configuration to put the device into*      the addressed state.*   3. Before selecting a different configuration.*   4. Before selecting an alternate interface setting.** bandwidth_mutex should be dropped after a successful control message* to the device, or resetting the bandwidth after a failed attempt.*/struct mutex		*bandwidth_mutex;struct usb_hcd		*shared_hcd;struct usb_hcd		*primary_hcd;#define HCD_BUFFER_POOLS	4struct dma_pool		*pool[HCD_BUFFER_POOLS];int			state;
#	define	__ACTIVE		0x01
#	define	__SUSPEND		0x04
#	define	__TRANSIENT		0x80#	define	HC_STATE_HALT		0
#	define	HC_STATE_RUNNING	(__ACTIVE)
#	define	HC_STATE_QUIESCING	(__SUSPEND|__TRANSIENT|__ACTIVE)
#	define	HC_STATE_RESUMING	(__SUSPEND|__TRANSIENT)
#	define	HC_STATE_SUSPENDED	(__SUSPEND)#define	HC_IS_RUNNING(state) ((state) & __ACTIVE)
#define	HC_IS_SUSPENDED(state) ((state) & __SUSPEND)/* more shared queuing code would be good; it should support* smarter scheduling, handle transaction translators, etc;* input size of periodic table to an interrupt scheduler.* (ohci 32, uhci 1024, ehci 256/512/1024).*//* The HC driver's private data is stored at the end of* this structure.*/unsigned long hcd_priv[0]__attribute__ ((aligned(sizeof(s64))));
};

經(jīng)過了血與火，熊市與牛市的洗禮，我們都應(yīng)該對這種變態(tài)結(jié)構(gòu)習(xí)以為常了，男人么，圖不了房子圖不了車子圖不了美女，能圖的還有啥？不就是一顆平常心么。

6行，又一個(gè)結(jié)構(gòu)體，struct usb_bus，還名曰self，struct usb_hcd里還有self，看來這家伙是雙子座的，以為能再分裂出一個(gè)自己。
為什么這里會(huì)用這么一個(gè)戲劇性的詞匯self？俺在前面的某處提到過那么一下，一個(gè)主機(jī)控制器就會(huì)連出一條usb總線，主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)用struct usb_hcd結(jié)構(gòu)表示，一條總線用struct usb_bus結(jié)構(gòu)表示，它們是相生相依的關(guān)系。struct usb_bus在include/linux/usb.h里定義

struct usb_bus {struct device *controller;	/* host/master side hardware */int busnum;			/* Bus number (in order of reg) */const char *bus_name;		/* stable id (PCI slot_name etc) */u8 uses_dma;			/* Does the host controller use DMA? */u8 uses_pio_for_control;	/** Does the host controller use PIO* for control transfers?*/u8 otg_port;			/* 0, or number of OTG/HNP port */unsigned is_b_host:1;		/* true during some HNP roleswitches */unsigned b_hnp_enable:1;	/* OTG: did A-Host enable HNP? */unsigned no_stop_on_short:1;    /** Quirk: some controllers don't stop* the ep queue on a short transfer* with the URB_SHORT_NOT_OK flag set.*/unsigned no_sg_constraint:1;	/* no sg constraint */unsigned sg_tablesize;		/* 0 or largest number of sg list entries */int devnum_next;		/* Next open device number in* round-robin allocation */struct usb_devmap devmap;	/* device address allocation map */struct usb_device *root_hub;	/* Root hub */struct usb_bus *hs_companion;	/* Companion EHCI bus, if any */struct list_head bus_list;	/* list of busses */struct mutex usb_address0_mutex; /* unaddressed device mutex */int bandwidth_allocated;	/* on this bus: how much of the time* reserved for periodic (intr/iso)* requests is used, on average?* Units: microseconds/frame.* Limits: Full/low speed reserve 90%,* while high speed reserves 80%.*/int bandwidth_int_reqs;		/* number of Interrupt requests */int bandwidth_isoc_reqs;	/* number of Isoc. requests */unsigned resuming_ports;	/* bit array: resuming root-hub ports */#if defined(CONFIG_USB_MON) || defined(CONFIG_USB_MON_MODULE)struct mon_bus *mon_bus;	/* non-null when associated */int monitored;			/* non-zero when monitored */
#endif
};

2行，controller，struct usb_hcd那里含了個(gè)usb_bus，這里就回應(yīng)了個(gè)controller。那現(xiàn)在通過struct usb_hcd里的self和struct usb_bus里的controller這兩個(gè)很有樂觀主義精神的詞兒，你能不能說下它們到底是什么關(guān)系？你當(dāng)然可以說是一個(gè)對應(yīng)主機(jī)控制器，一個(gè)描述一條總線，但其實(shí)對于寫代碼的來說一個(gè)主機(jī)控制器和一條總線差不多是一碼事，不用分的那么清，可以簡單的說它們都是用來描述主機(jī)控制器的，那為什么又分成了兩個(gè)結(jié)構(gòu)，難道Greg他們現(xiàn)在又不信奉簡約主義了？
這個(gè)問題的答案我也很想知道，但知道了又能怎么樣？所以也不用去知道了。不過思索了一杯茶的時(shí)間，還是有那么點(diǎn)兒線索。
前面說過linux里和小李飛刀齊名的就是設(shè)備模型了，usb主機(jī)控制器當(dāng)然也是一個(gè)設(shè)備，而且更多的時(shí)候它還是一個(gè)PCI設(shè)備，那它就應(yīng)該納入這個(gè)設(shè)備模型范疇之內(nèi)，struct usb_hcd結(jié)構(gòu)里就得嵌入類似struct device或struct pci_dev這樣的一個(gè)結(jié)構(gòu)體，但是你仔細(xì)瞅瞅，能不能在它里面發(fā)現(xiàn)這么一個(gè)成員？不能，對于一個(gè)設(shè)備來說，這可是大逆不道的。但是你再瞅瞅struct usb_bus，第一個(gè)就是一個(gè)struct device結(jié)構(gòu)體。好，第一條線索就先到這兒。
再利用這杯茶的時(shí)間挑個(gè)具體的主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)程序快速的走一下，就UHCI吧，都在host目錄下的uhci-族文件里，首先它是個(gè)pci設(shè)備，要使用pci_register_driver注冊一個(gè)struct pci_driver結(jié)構(gòu)體uhci_pci_driver，uhci_pci_driver里又有個(gè)熟悉的probe，在這個(gè)probe里，它調(diào)用usb_create_hcd來創(chuàng)建一個(gè)usb_hcd，初始化里面的self，還將這個(gè)self里的controller設(shè)定為描述主機(jī)控制器的那個(gè)pci_dev里的struct device結(jié)構(gòu)體，從而將usb_hcd、usb_bus和pci_dev，甚至設(shè)備模型都連接起來了。
這杯茶應(yīng)該還沒有這么快就喝的完，那就再接著巡視一下uhci-文件里定義的那些函數(shù)，只用看它們的參數(shù)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)參數(shù)里不是struct usb_hcd就是struct uhci_hcd，如果你和我一樣無聊愿意多看點(diǎn)的話，你會(huì)看到那些函數(shù)的前面幾行常常會(huì)有hcd_to_uhci或者uhci_to_hcd這樣的函數(shù)在struct usb_hcd和struct uhci_hcd之間做著轉(zhuǎn)換。struct uhci_hcd是什么？它是uhci自己私有的一個(gè)結(jié)構(gòu)體，就像每個(gè)成功的男人背后都有一個(gè)女人一樣，每個(gè)具體的主機(jī)控制器都有這么一個(gè)類似的結(jié)構(gòu)體。如果你再無聊一下，順便瞧了下hcd_to_uhci或者uhci_to_hcd的定義，你就會(huì)明白，每個(gè)主機(jī)控制器的這個(gè)私有結(jié)構(gòu)體都藏在struct usb_hcd結(jié)構(gòu)最后的那個(gè)hcd_priv變長數(shù)組里。
通過這杯茶，你能悟出什么？如果說鏡頭閃的太快，讓你看的不太明白，那就只管聽俺說好了。對于具體的主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)來說，它們的眼里只有struct usb_hcd，struct usb_hcd結(jié)構(gòu)之于主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)，就如同struct usb_device或struct usb_interface之于usb驅(qū)動(dòng)。沒有usb_create_hcd去創(chuàng)建usb_hcd，就不會(huì)有usb_bus的存在。而對于linux設(shè)備模型來說，struct usb_bus無疑要更親切一些。總之，你可以把struct usb_bus當(dāng)作只是嵌入到struct usb_hcd里面的一個(gè)結(jié)構(gòu)體，它將struct usb_hcd要完成的一部分工作進(jìn)行了封裝，因?yàn)橐枋鲆粋€(gè)主機(jī)控制器太復(fù)雜太難，于是就開了struct usb_bus這么一個(gè)窗戶去專門面對設(shè)備模型、sysfs等等。這也就是俺開頭兒就說這個(gè)片兒區(qū)，struct usb_hcd才是王中之王的原因。
你知道Greg他們是怎么描述這種奇妙的關(guān)系么？他們把這個(gè)叫作HCD bus-glue layer，并致力于flatten out it. 這個(gè)關(guān)系早先是比較混沌的，現(xiàn)在要清晰些，以后只會(huì)更清晰，struct usb_hcd越來越走上臺前，struct usb_bus越來越走向幕后。就好像我們一開始是天地混沌，然后是女媧造人，有了社會(huì)有了階級，再然后才有了新中國一樣。
3行，busnum，總線編號，你的機(jī)子里總可以有多個(gè)主機(jī)控制器吧，自然也就可以有多條usb總線了，既然可以有多條，就要編個(gè)號方便確認(rèn)了。有關(guān)總線編號，可以看看定義在drivesr/usb/core/hcd.c里的這幾行

/* used when allocating bus numbers */
#define USB_MAXBUS		64
static DECLARE_BITMAP(busmap, USB_MAXBUS);

include/linux/types.h

#define DECLARE_BITMAP(name,bits) \unsigned long name[BITS_TO_LONGS(bits)]

講struct usb_device的devnum時(shí)候，說到過一個(gè)devicemap，這里又有個(gè)busmap，當(dāng)時(shí)分析說devicemap一共有128位，同理可知，這里的busmap一共有64位，也就是說最多可以有64條usb總線，如果你還覺得不夠，言一聲，我可以躲你遠(yuǎn)遠(yuǎn)的。

4行，bus_name，bus總線，name名字，bus_name總線的名字，什么樣的名字？要知道大多數(shù)情況下主機(jī)控制器都是一個(gè)PCI設(shè)備，那么bus_name應(yīng)該就是用來在PCI總線上標(biāo)識usb主機(jī)控制器的名字，PCI總線使用標(biāo)準(zhǔn)的PCI ID來標(biāo)識PCI設(shè)備，所以bus_name里保存的應(yīng)該就是主機(jī)控制器對應(yīng)的PCI ID。UHCI等調(diào)用usb_create_hcd創(chuàng)建usb_hcd的時(shí)候確實(shí)是將它們對應(yīng)PCI ID賦給了bus_name。
現(xiàn)在簡單說說這個(gè)PCI ID。PCI spec允許單個(gè)系統(tǒng)可以最多有256條PCI總線，對咱們當(dāng)然是太多了，但是對于一些極變態(tài)，需求極為旺盛的系統(tǒng)，它可能還覺得這滿足不了要求，于是所有的PCI總線又被劃分為domain，每個(gè)PCI domain又可以最多擁有256條總線，這下總該夠了吧，而每條總線上又可以支持32個(gè)設(shè)備，這些設(shè)備里邊兒還都可以是多功能板，它們還都可以最多支持8種功能。那系統(tǒng)怎么來區(qū)分每種功能？總要知道它在哪個(gè)domain，哪條總線，哪個(gè)設(shè)備板上吧。這么說還是太籠統(tǒng)了，你可以用lspci命令看一下
00:00.0 Host bridge: Intel Corporation 440BX/ZX/DX - 82443BX/ZX/DX Host bridge (rev 01)
00:01.0 PCI bridge: Intel Corporation 440BX/ZX/DX - 82443BX/ZX/DX AGP bridge (rev 01)
00:07.0 ISA bridge: Intel Corporation 82371AB/EB/MB PIIX4 ISA (rev 08)
00:07.1 IDE interface: Intel Corporation 82371AB/EB/MB PIIX4 IDE (rev 01)
00:07.2 USB Controller: Intel Corporation 82371AB/EB/MB PIIX4 USB
00:07.3 Bridge: Intel Corporation 82371AB/EB/MB PIIX4 ACPI (rev 08)
00:0f.0 VGA compatible controller: VMware Inc [VMware SVGA II] PCI Display Adapter
00:10.0 SCSI storage controller: LSI Logic / Symbios Logic 53c1030 PCI-X Fusion-MPT Dual Ultra320 SCSI (rev 01)
00:11.0 Ethernet controller: Advanced Micro Devices [AMD] 79c970 [PCnet32 LANCE] (rev 10)
00:12.0 Multimedia audio controller: Ensoniq ES1371 [AudioPCI-97] (rev 02)
每行前面的數(shù)字就是所謂的PCI ID，每個(gè)PCI ID由domain號（16位），總線編號（8位），設(shè)備號（5位），功能號（3位）組成，不過這里lspci沒有標(biāo)明domain號，但對于一臺普通PC而言，一般也就只有一個(gè)domain，0x0000。
5行，uses_dma，表明這個(gè)主機(jī)控制器支持不支持DMA。主機(jī)控制器的一項(xiàng)重要工作就是在內(nèi)存和USB總線之間傳輸數(shù)據(jù)，這個(gè)過程可以使用DMA或者不使用DMA，不使用DMA的方式即所謂的PIO方式。DMA代表著Direct Memory Access，即直接內(nèi)存訪問，不需要CPU去干預(yù)。具體的去看看PCI DMA的東東吧，因?yàn)橐话銇碚f主機(jī)控制器都是PCI設(shè)備，uses_dma都在它們自己的probe函數(shù)里設(shè)置了。
10~12行，有關(guān)otg的，飄過。
21行，devnum_next，24行，devmap，早就說過devmap這張表了，devnum_next中記錄的就是這張表里下一個(gè)為0的位，里面為1的位都是已經(jīng)被這條總線上的usb設(shè)備占據(jù)了的，名花有主的。
25行，root_hub，就好像端點(diǎn)0在所有設(shè)備的端點(diǎn)里面那么的鶴立雞群一樣，root hub在所有的hub里面也是那么的特殊，還記得usb的那顆樹么，它就是那顆樹的根，和usb主機(jī)控制器綁定在一起，其它的hub和設(shè)備都必須從它這兒延伸出去。正是因?yàn)檫@種特殊的關(guān)系，寫代碼的哥們兒也素有成人之心，就直接將它放在了struct usb_bus結(jié)構(gòu)里，讓他們永不分離。usb主機(jī)控制器，usb總線，root hub，1比1比1。
27行，bus_list，在drivers/usb/core/hcd.c中定義有一個(gè)全局隊(duì)列usb_bus_list

/* host controllers we manage */
LIST_HEAD (usb_bus_list);
EXPORT_SYMBOL_GPL (usb_bus_list);

它就是所有usb總線的組織。每次一條總線新添加進(jìn)來，都要向這個(gè)組織靠攏，都要使用bus_list字段鏈接在這個(gè)隊(duì)列上。
31行，bandwidth_allocated，表明總線為中斷傳輸和等時(shí)傳輸預(yù)留了多少帶寬，協(xié)議里說了，對于高速來說，最多可以有80%，對于低速和全速要多點(diǎn)兒，可以達(dá)到90%。它的單位是微秒，表示一幀或微幀內(nèi)有多少微秒可以留給中斷/等時(shí)傳輸用。
38行，bandwidth_int_reqs，39行，bandwidth_isoc_reqs，分別表示當(dāng)前中斷傳輸和等時(shí)傳輸?shù)臄?shù)量。
43行，CONFIG_USB_MON是干嗎用的？這要看看drivers/usb/mon目錄下的Kconfig

#
# USB Monitor configuration
#config USB_MONtristate "USB Monitor"helpIf you select this option, a component which captures the USB trafficbetween peripheral-specific drivers and HC drivers will be built.For more information, see <file:Documentation/usb/usbmon.txt>.If unsure, say Y, if allowed, otherwise M.

文件里就這么多內(nèi)容，從里面咱們可以知道，如果定義了CONFIG_USB_MON，一個(gè)所謂的usb Monitor，也就是usb監(jiān)視器的東東就會(huì)編進(jìn)內(nèi)核。這個(gè)Monitor是用來監(jiān)視usb總線上的底層通信流的，相關(guān)的文件都在drivers/usb/mon下面。2005年的陽春三月，Greg大俠春心思動(dòng)，于是就孕育出了這個(gè)usb Monitor。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux那些事儿 之 戏说USB(24)设备的生命线(七)的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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