一. 简介
usb总线是一种轮询式总线，协议规定所有的数据传输都必须由主机发起，usb主机与设备之间是通过管道(pipe)传输的，管道两边分别对应主机中的数据缓冲区和设备侧的端点(endpoint)，端点是通信的发送和接收点，要发送数据，只要把数据发到对应的端点就可以，而这个数据发送的动作由usb主机实现，驱动中只需确定接收端点，然后把数据提交给主机控制器，主机会把数据发送给接收端点，原理同i2c,uart类似。每个usb设备中都存在一个特殊端点endpoint0，在usb设备枚举过程里，就是通过endpoint0来获取usb设备信息。
USB按传输类型分可以分为控制传输(control),中断传输(interrupt),等时传输(isochronous),批量传输(bulk)，其中控制传输和批量传输又称为非周期性传输方式(nonperiodic)，而中断传输和等时传输称为周期性传输方式(periodic);
USB控制器和设备之间的传输数据结构由urb表示，urb具体内容如下所示：
struct urb {
struct kref kref;
void *hcpriv;
atomic_t use_count;
atomic_t reject;
int unlinked;
struct list_head urb_list;
struct list_head anchor_list; * the URB may beanchored */
struct usb_anchor *anchor;
struct usb_device *dev;
struct usb_host_endpoint *ep;
unsigned int pipe;
unsigned int stream_id;
int status;
unsigned int transfer_flags;
void *transfer_buffer;
dma_addr_t transfer_dma ;
struct scatterlist *sg;
int num_sgs;
u32 transfer_buffer_length;
u32 actual_length;
unsigned char *setup_packet;
dma_addr_t setup_dma;
int start_frame;
int number_of_packets;
int interval;
int error_count;
void *context;
usb_complete_t complete;
struct usb_iso_packet_descriptor iso_frame_desc[0];
};
二. urb操作接口函数
usb 用urb发送数据时分三个步骤：申请urb, 填充urb，向usb控制器提交urb.
1.申请和释放urb
struct urb *usb_alloc_urb(int iso_packets,gfp_t mem_flags)
iso_paskets为等时传输时变长数组iso_frame_desc的元素个数，对于中断，控制和批量传输应该为0，mem_flags为申请内存空间时所需的标志位。
void usb_free_urb(struct urb *urb)
{
if (urb)
kref_put(&urb->kref, urb_destroy)
}
urb和端点不是一一对应的关系，一个urb可以被发向多个不同的端点，这里通过urb->kref来统计某个urb被使用次数，当使用urb时，kref加1，调用usb_free_urb时urb减1，当kref为0时，调用urb_destroy来释放urb中的transfer_buffer和urb。
2. 填充urb结构数据
对于usb的四种不同传输方式，usb驱动中已经实现control,bulk,interrupt三种传输类型传输填充函数。
void usb_fill_control_urb(struct urb *urb, struct usb_device*dev, unsigned int pipe, unsigned char *setup_packet, void*transfer_buffer, int buffer_length, usb_complete_t complete_fn,void *context)
其中urb为要初始化的控制类型urb，dev为USB设备，pipe为管道，setup_packet专门用于发送control的usb_contrlrequest的setup包，transfer_buffer发送缓冲区,buffer_length传输长度,complete_fn为urb递交给hcd后将会运行的回调函数,comtext为回调函数参数。
与control填充函数相比，bulk传输方式的初始化少了setup_packet设置，bulk函数接口为：
void usb_fill_bulk_urb(struct urb *urb, struct usb_device *dev, unsigned int pipe, void *transfer_buffer, intbuffer_length, usb_complete_t complete_fn, void *context)
对于interrupt而言，还需设置定时查询时间间隔interval, 函数接口为：
void usb_fill_int_urb(struct urb*urb, struct usb_device *dev,unsinged int pipe, void *transfer_buffer, int buffer_length,usb_complete_t complete_fn ,void *context, int interval)
对于等时传输，urb里是可以指定多次传输的，所以必须一个一个的对变长数组iso_frame_esc内容进行初始化。
3.urb递交给主机控制器
经过前面的创建、初始化和填充数据后，urb需要提交给usbcore，让它移交给主机控制器驱动进行处理，然后等待hcd的反馈结果，用于提交urb函数接口为：
int usb_submit_urb(struct urb*urb, gfp_t mem_flags)
其中urb即为提交给hcd的urb，mem_flags为申请urb中的hcprv,endpointdescripotr和 transfer descriptor时要用到的申请内存标志。
将urb提交给控制器后，由控制器进行处理，并通过回调函数返回urb发送结果。
Memory Flags:
*
* The general rules for how to decide which mem_flags to use
* are the same as for kmalloc. There are four
* different possible values; GFP_KERNEL, GFP_NOFS, GFP_NOIO and
* GFP_ATOMIC.
*
* GFP_NOFS is not ever used, as it has not been implemented yet.
*
* GFP_ATOMIC is used when
* (a) you are inside a completion handler, an interrupt, bottom half,
* tasklet or timer, or
* (b) you are holding a spinlock or rwlock (does not apply to
* semaphores), or
* (c) current->state != TASK_RUNNING, this is the case only after
* you’ve changed it.
*
* GFP_NOIO is used in the block io path and error handling of storage
* devices.
*
* All other situations use GFP_KERNEL.
4. urb的取消
如果想取消之前提交的urb，可以用usb_unlink_urb来实现:
int usb_unlink_urb(struct urb *urb);
5. urb其它接口
用前面的方式提交urb或取消urb时，程序不会阻塞，属于异步方式。除了异步方式外，usb还可用同步方式来提交和取消urb。同样由于isochronous中发送数据包个数不确定性，驱动只实现了control,interrupt和bulk三种方式的同步方式操作urb接口。
int usb_control_msg(structusb_device *dev, unsigned int pipe, u8 request, u8 requesttype, u16value, u16 index, void *data, u16 size, inttimeout)
usb_control_msg用于发送control类数据，对于control类型，除发送正常数据外，还要发送一个setuptransaction, request,requesttype指定请求包的类型和属性，data为要发送的数据，size为发送数据长度，timeout为发送超时时间。
int usb_interrupt_msg(structusb_device *usb_dev, unsigned int pipe, void *data, int len, int*actual_length, int timeout)
int usb_bulk_msg(structusb_device *usb_dev, unsigned int pipe, void *data, int len, int*actual_length, int timeout)
上面三个接口函数都已经将之前提到过的申请urb,填充urb和提交urb过程封装在一起，在使用时只要指定对应该数据，数据长度及超时时间就可以。在使用上面三个接口提交urb时，程序阻塞，直到超时或urb提交成功并通过回调函数返回结果并唤醒等待队列。
在同步方式下对应的urb取消函数接口为：
void usb_kill_urb(struct urb*urb)
usb_kill_urb提交取消urb申请后，会一直等待urb取消完成才会退出，里面的等待也是通过等待队列实现的。
原文：http://www.360doc.com/content/15/0202/19/13640092_445777054.shtml