FreeBSD 系统结构手册
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# 第13章 　USB设备

写作：Nick Hibma. 改编为手册：Murray Stokely. 翻译：spellar @SMTH.

# 13.1 简介

通用串行总线(USB)是将设备连接到个人计算机的一种新方法。总线 结构突出了双向通信的特色，并且其开发充分考虑到了设备正逐渐智能化 和需要与host进行更多交互的现实。对USB的支持包含在当前所有芯片中, 因此在新近制造的PC中都可用。苹果(Apple)引入仅带USB的iMac对硬件 制造商生产他们USB版本的设备是一个很大的激励。未来的PC规范指定 PC上的所有老连接器应当由一个或多个USB连接器取代，提供通用的 即插即用能力。对USB硬件的支持在NetBSD的相当早期就有了，它是由 Lennart Augustsson为NetBSD项目开发的。代码已经被移植到FreeBSD上， 我们目前维护着一个底层共享代码。对USB子系统的实现来说，许多USB的 特性很重要。

Lennart Augustsson已经完成了NetBSD项目中USB支持的 大部分实现。十分感谢这项工作量惊人的工作。也十分感谢Ardy和Dirk 对本文稿的评论和校对。

- 设备直接连接到计算机上的端口，或者连接到称为 集中器的设备，形成树型设备结构。

- 设备可在运行时连接或断开。

- 设备可以挂起自身并触发host系统的重新投入运行。

- 由于设备可由总线供电，因此host软件必须跟踪每个 集中器的电源预算。

- 不同设备类型需要不同的服务质量，并且同一总线 可以连接最多126个设备，这就需要恰当地调度总线上的传输以充分 利用12Mbps的可用带宽。（USB 2.0超过400Mbps）

- 设备智能化并包含很容易访问到的关于自身的信息。

为USB子系统以及连接到它的设备开发驱动程序受已开发或将要开发的 规范的支持。这些规范可以从USB主页公开获得。苹果(Apple)通过使得 通用类驱动程序可从其操作系统MacOS中获得，而且不鼓励为每种新设备 使用单独的驱动程序来强烈推行基于标准的驱动程序。本章试图整理基本 信息以便对FreeBSD/NetBSD中USB栈的当前实现有个基本的了解。然而， 建议将下面参考中提及的相关规范与本章同时阅读。

## 13.1.1 USB栈的结构

FreeBSD中的USB支持可被分为三层。最底层包含主控器，向硬件 及其调度设施提供一个通用接口。它支持硬件初始化，对传输进行调度， 处理已完成/失败的传输。每个主控器驱动程序实现一个虚拟hub， 以硬件无关方式提供对控制机器背面根端口的寄存器的访问。

中间层处理设备连接和断开，设备的基本初始化，驱动程序的选择， 通信通道（管道）和资源管理。这个服务层也控制默认管道和其上传输的 设备请求。

顶层包含支持特定（类）设备的各个驱动程序。这些驱动程序实现 除默认管道外的其他管道上使用的协议。他们也实现额外功能，使得设备 对内核或用户空间是可见的。他们使用服务层暴露出的USB驱动程序接口 (USBDI)。

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