USB設備越來越多，而Linux在硬件配置上仍然沒有做到完全即插即用，對于Linux怎樣配置和使用他們，也越來越成為困擾我們的一大問題。本文分兩部分著力從Linux系統(tǒng)下設備驅(qū)動的架構(gòu)，去闡述怎樣去使用和配置以及怎樣編制USB設備驅(qū)動。對于一般用戶，可以使我們明晰Linux設備驅(qū)動開發(fā)專業(yè)論壇linuxdriver.cn方式，為更好地配置和使用USB設備提供了方便；而對于希望開發(fā)Linux系統(tǒng)下USB設備驅(qū)動的程序員，提供了初步學習USB驅(qū)動架構(gòu)的機會。
前言
USB是英文"Universal?Serial?Bus"的縮寫，意為"通用串行總線"。是由Compaq(康柏)、DEC、IBM、Intel、NEC、微軟以及Northern?Telecom（北方電訊）等公司于1994年11月共同提出的，主要目的就是為了解決接口標準太多的弊端。USB使用一個4針插頭作為標準插頭，并通過這個標準接頭，采用菊花瓣形式把所有外設連接起來，它采用串行方式傳輸數(shù)據(jù)，目前最大數(shù)據(jù)傳輸率為12Mbps,?支持多數(shù)據(jù)流和多個設備并行操作，允許外設熱插拔。
目前USB接口雖然只發(fā)展了2代（USB1.0/1.1，USB2.0），但是USB綜合了一個多平臺標準的所有優(yōu)點?--?包括降低成本，增加兼容性，可連接大量的外部設備，融合先進的功能和品質(zhì)。使其逐步成為PC接口標準，進入了高速發(fā)展期。
那么對于使用Linux系統(tǒng)，正確支持和配置常見的USB設備，就是其使用必不可少的關鍵一步。
相關技術基礎
模塊（驅(qū)動程序）
模塊（module）是在內(nèi)核空間運行的程序，實際上是一種目標對象文件，沒有鏈接，不能獨立運行，但是可以裝載到系統(tǒng)中作為內(nèi)核的一部分運行，從而可以動態(tài)擴充內(nèi)核的功能。模塊最主要的用處就是用來實現(xiàn)設備驅(qū)動程序。?
Linux下對于一個硬件的驅(qū)動，可以有兩種方式：直接加載到內(nèi)核代碼中，啟動內(nèi)核時就會驅(qū)動此硬件設備。另一種就是以模塊方式，編譯生成一個.o文件。當應用程序需要時再加載進內(nèi)核空間運行。所以我們所說的一個硬件的驅(qū)動程序，通常指的就是一個驅(qū)動模塊。
設備文件
對于一個設備，它可以在/dev下面存在一個對應的邏輯設備節(jié)點，這個節(jié)點以文件的形式存在，但它不是普通意義上的文件，它是設備文件，更確切的說，它是設備節(jié)點。這個節(jié)點是通過mknod命令建立的，其中指定了主設備號和次設備號。主設備號表明了某一類設備，一般對應著確定的驅(qū)動程序；次設備號一般是區(qū)分不同屬性，例如不同的使用方法，不同的位置，不同的操作。這個設備號是從/proc/devices文件中獲得的，所以一般是先有驅(qū)動程序在內(nèi)核中，才有設備節(jié)點在目錄中。這個設備號（特指主設備號）的主要作用，就是聲明設備所使用的驅(qū)動程序。驅(qū)動程序和設備號是一一對應的，當你打開一個設備文件時，操作系統(tǒng)就已經(jīng)知道這個設備所對應的驅(qū)動程序。
SCSI?設備
SCSI是有別于IDE的一個計算機標準接口。現(xiàn)在大部分平板式掃描儀、CD-R刻錄機、MO光磁盤機等漸漸趨向使用SCSI接口，加之SCSI又能提供一個高速傳送通道，所以，接觸到SCSI設備的用戶會越來越多。Linux支持很多種的SCSI設備，例如：SCSI硬盤、SCSI光驅(qū)、SCSI磁帶機。更重要的是，Linux提供了IDE設備對SCSI的模擬（ide-scsi.o模塊），我們通常會就把IDE光驅(qū)模擬為SCSI光驅(qū)進行訪問。因為在Linux中很多軟件都只能操作SCSI光驅(qū)。例如大多數(shù)刻錄軟件、一些媒體播放軟件。通常我們的USB存儲設備，也模擬為SCSI硬盤而進行訪問。
Linux硬件驅(qū)動架構(gòu)
對于一個硬件，Linux是這樣來進行驅(qū)動的：首先，我們必須提供一個.o的驅(qū)動模塊文件（這里我們只說明模塊方式，其實內(nèi)核方式是類似的）。我們要使用這個驅(qū)動程序，首先要加載運行它（insmod?*.o）。這樣驅(qū)動就會根據(jù)自己的類型（字符設備類型或塊設備類型，例如鼠標就是字符設備而硬盤就是塊設備）向系統(tǒng)注冊，注冊成功系統(tǒng)會反饋一個主設備號，這個主設備號就是系統(tǒng)對它的唯一標識（例如硬盤塊設備在/proc/devices中顯示的主設備號為3?，我們用ls?-l?/dev/had看到的主設備就肯定是3）。驅(qū)動就是根據(jù)此主設備號來創(chuàng)建一個一般放置在/dev目錄下的設備文件（mknod命令用來創(chuàng)建它，它必須用主設備號這個參數(shù)）。在我們要訪問此硬件時，就可以對設備文件通過open、read、write等命令進行。而驅(qū)動就會接收到相應的read、write操作而根據(jù)自己的模塊中的相應函數(shù)進行了。
其中還有幾個比較有關系的東西：一個是/lib/modules/2.4.XX目錄，它下面就是針對當前內(nèi)核版本的模塊。只要你的模塊依賴關系正確（可以通過depmod設置），你就可以通過modprobe?命令加載而不需要知道具體模塊文件位置。?另一個是/etc/modules.conf文件，它定義了一些常用設備的別名。系統(tǒng)就可以在需要此設備支持時，正確尋找驅(qū)動模塊。例如alias?eth0?e100，就代表第一塊網(wǎng)卡的驅(qū)動模塊為e100.o。他們的關系圖如下：（見圖一）

配置USB設備
內(nèi)核中配置.
要啟用?Linux?USB?支持，首先進入"USB?support"節(jié)并啟用"Support?for?USB"選項（對應模塊為usbcore.o）。盡管這個步驟相當直觀明了，但接下來的?Linux?USB?設置步驟則會讓人感到糊涂。特別地，現(xiàn)在需要選擇用于系統(tǒng)的正確?USB?主控制器驅(qū)動程序。選項是"EHCI"?（對應模塊為ehci-hcd.o）、"UHCI"?（對應模塊為usb-uhci.o）、"UHCI?(alternate?driver)"和"OHCI"?（對應模塊為usb-ohci.o）。這是許多人對?Linux?的?USB?開始感到困惑的地方。?
要理解"EHCI"及其同類是什么，首先要知道每塊支持插入?USB?設備的主板或?PCI?卡都需要有?USB?主控制器芯片組。這個特別的芯片組與插入系統(tǒng)的?USB?設備進行相互操作，并負責處理允許?USB?設備與系統(tǒng)其它部分通信所必需的所有低層次細節(jié)。?
Linux?USB?驅(qū)動程序有三種不同的?USB?主控制器選項是因為在主板和?PCI?卡上有三種不同類型的?USB?芯片。"EHCI"驅(qū)動程序設計成為實現(xiàn)新的高速?USB?2.0?協(xié)議的芯片提供支持。"OHCI"驅(qū)動程序用來為非?PC?系統(tǒng)上的（以及帶有?SiS?和?ALi?芯片組的?PC?主板上的）USB?芯片提供支持。"UHCI"驅(qū)動程序用來為大多數(shù)其它?PC?主板（包括?Intel?和?Via）上的?USB?實現(xiàn)提供支持。只需選擇與希望啟用的?USB?支持的類型對應的"?HCI"驅(qū)動程序即可。如有疑惑，為保險起見，可以啟用"EHCI"、"UHCI"?（兩者中任選一種，它們之間沒有明顯的區(qū)別）和"OHCI"。（趙明注：根據(jù)文檔，EHCI已經(jīng)包含了UHCI和OHCI，但目前就我個人的測試，單獨加EHCI是不行的，通常我的做法是根據(jù)主板類型加載UHCI或OHCI后，再加載EHCI這樣才可以支持USB2.0設備）。