2. 從硬件軟件角度理解 Gadget 框架

USB 傳輸的核心是 endpoint，使用 endpoint 可以收發數據。在 endpoint 之上，就可以模擬 USB 串口、USB 觸碰屏、USB 攝像頭。基于這個角度，Gadget 框架可以分為兩層：

• 底層 endpoint 操作
• 上層模擬各類 USB 設備

2.1 底層硬件操作_UDC 驅動

不同平臺采用的 USB 控制器型號不同，確認型號方法是從 dtb 反編譯，找到包含 otg 字符的節點，在 Linux code 中搜索 dts 節點的 compatible，可以找到對應的 usb 從機控制器驅動。

對于底層 endpoint 的代碼，需要從 UDC 驅動開始分析：

• IMX6ULL 的代碼：Linux-4.9.88driversusbchipideaci_hdrc_imx.c

ci_hdrc_imx_probe
      ci_hdrc_add_device
       pdev = platform_device_alloc("ci_hdrc", id);
  
  
  // Linux-4.9.88driversusbchipideacore.c
  static struct platform_driver ci_hdrc_driver = {
   .probe = ci_hdrc_probe,
   .remove = ci_hdrc_remove,
   .driver = {
    .name = "ci_hdrc",
    .pm = &ci_pm_ops,
   },
  };
  
  ci_hdrc_probe
       ret = ci_hdrc_gadget_init(ci);
         udc_start

• STM32MP157 的代碼：Linux-5.4driversusbdwc2platform.c

dwc2_driver_probe
      retval = dwc2_gadget_init(hsotg);

2.2 上層軟件操作

模擬各類 USB 設備時，軟件怎么分層？以訪問設備、獲取描述符為例：

• Host 要分配地址、把地址發送給設備：不管要模擬什么設備，Gadget 都必須接收地址，這部分由 usb_gadget (硬件相關的驅動程序)實現
• Host 要讀取各類描述符，這些描述符是由上層的驅動程序提供的
• 怎么把上層的描述符通過底層的 usb_gadget 傳回給 Host？還需要一個中間層。Host 獲取描述符時，方法是固定、通用的，這些方法可以由內核統一提供，這就是：usb_gadget_driver。

所以，從獲取描述符的角度看看，上層軟件至少分為 2 層：

• usb_gadget_driver：實現一些通用的 USB 訪問方法，比如 Host 訪問描述符時，由 usb_gadget_driver 提供
• 在這上面提供各類描述符，實際上，描述符的提供還可以分為兩層：
  • 設備描述符、配置描述符：由程序員決定，由 usb_composite_driver 提供
  • 接口描述符、endpoint 描述符：由內核事先實現的、常用的 function driver 提供

軟件層次可以進一步細化，如下圖：

這涉及 2 個結構體：

• usb_composite_dev：它里面匯集有各類描述符、有一個 usb_funciton 鏈表(實現數據傳輸)

struct usb_composite_dev {
   struct usb_gadget  *gadget;
   struct usb_request  *req;
   struct usb_request  *os_desc_req;
  
   struct usb_configuration *config;
  
   /* OS String is a custom (yet popular) extension to the USB standard. */
   u8    qw_sign[OS_STRING_QW_SIGN_LEN];
   u8    b_vendor_code;
   struct usb_configuration *os_desc_config;
   unsigned int   use_os_string:1;
  
   /* private: */
   /* internals */
   unsigned int   suspended:1;
   struct usb_device_descriptor desc;
   struct list_head  configs;
   struct list_head  gstrings;
   struct usb_composite_driver *driver;
   u8    next_string_id;
   char    *def_manufacturer;
  
   /* the gadget driver won't enable the data pullup
    * while the deactivation count is nonzero.
    */
   unsigned   deactivations;
  
   /* the composite driver won't complete the control transfer's
    * data/status stages till delayed_status is zero.
    */
   int    delayed_status;
  
   /* protects deactivations and delayed_status counts*/
   spinlock_t   lock;
  
   /* public: */
   unsigned int   setup_pending:1;
   unsigned int   os_desc_pending:1;
  };

• usb_udc：UDC 的本意是"usb device controller"，usb_udc 結構體里面有 usb_gadget (表示 UDC 本身)、usb_gadget_driver()

struct usb_udc {
   struct usb_gadget_driver *driver;
   struct usb_gadget  *gadget;
   struct device   dev;
   struct list_head  list;
   bool    vbus;
  };