一個完整的USB系統(tǒng)應(yīng)該實現(xiàn)上面圖里的各個部分，圖里主要顯示了四個層次，USB物理設(shè)備（USB Physical Device）、客戶軟件（Client SW）、USB系統(tǒng)軟件（USB System SW）以及USB Host Controller。Host Controller已經(jīng)說過了，系統(tǒng)軟件就是操作系統(tǒng)里用來支持USB的部分，像咱們的usb core，還有各種設(shè)備驅(qū)動等等，客戶軟件么，就是上層應(yīng)用了，只有設(shè)備和驅(qū)動程序，我們?nèi)匀皇裁炊甲霾涣?#xff0c;現(xiàn)實生活中一個很淺顯的道理就是只靠攝像頭和驅(qū)動是不可能和mm視頻的。

真的是這樣么？多少年以前，作為一個普通人，我會堅定的說是。只是現(xiàn)在，作為一個讀了協(xié)議的普通人，我要說并不完全是這樣。上面的系統(tǒng)軟件，只表示了系統(tǒng)里支持USB的部分，也就是系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備無關(guān)的部分，相對于咱們的linux來說，就是usb core，并不包括所謂的各種設(shè)備驅(qū)動。而客戶軟件則指設(shè)備相關(guān)，也就是對應(yīng)于特定設(shè)備的部分，你的USB鍵盤驅(qū)動、觸摸屏驅(qū)動什么的都在這兒。這里的名字太迷惑人了，一直覺得寫驅(qū)動是系統(tǒng)級的編程，原來搞協(xié)議的這些同志覺得不是這么回事，我羞愧的低下了無知的腦袋。

為什么會對這幾個概念這么較真兒那，不是因為它們有多可愛，只是它們在協(xié)議里無處不在。主機這邊就分這三層，Host Controller看似在最低層，卻掌控著整個USB的通信，你的USB設(shè)備要想發(fā)揮作用，首先得獲得它的批準。

USB物理設(shè)備這邊看著好像也分了三層，其實我們可以把它們看成一樣的東東，只是為了對應(yīng)了主機這邊的不同層次，Host Controller看到的是一個個hub還有hub上的USB device，而在系統(tǒng)軟件的眼里沒那么多道道兒，hub還有各種設(shè)備什么的都是一個個的邏輯設(shè)備，客戶軟件看到的是設(shè)備提供的功能。接下來還會有說到。站在不同的高度看到不同的風景，不然為什么買房子時高一層要加多少錢那。

已經(jīng)被計算機網(wǎng)絡(luò)中的七層協(xié)議洗過腦的我們應(yīng)該很容易的就看出，真實的數(shù)據(jù)流只發(fā)生在Host Controller和設(shè)備的Bus Interface之間，其它的都是邏輯上的，也就說是虛的。

各種USB設(shè)備提供的功能是不同的，但是面向主機的Bus Interface卻是一致的，主機也不是神仙，掐指一算就可以知道哪個是哪個，所以，那些設(shè)備本身還必須要提供用來確認自己身份的信息，這些信息里有些是共有的，有些是個別設(shè)備特有的。

各種設(shè)備和主機是怎么連接在一起的那？前面的那顆樹已經(jīng)描繪的比較形象了，不過那棵樹里的compound device被有意的飄過了。那么，compound 設(shè)備又是什么樣的設(shè)備？其實，在USB的世界里，不僅僅有compound device，還有composite device，簡單的中文名字已經(jīng)無法形象的表達它們的區(qū)別，就還是使用它們的英文原名了。compound device是那些將hub和連在hub上的設(shè)備封裝在一起所組成的設(shè)備，而composite device是包含彼此獨立的多個接口的設(shè)備。從主機的角度看，一個compound device和單獨的一個hub然后連接了多個USB設(shè)備是一樣的，它里面包含的hub和各個設(shè)備都會有自己獨立的地址，而一個composite device里不管具有多少接口，它都只有一個地址。

上面都是站在host controller的層次上，說的是實實在在的物理拓撲，對于系統(tǒng)軟件來說，沒有這么復雜，所有的hub和設(shè)備都是一個個的邏輯設(shè)備。站的越高，看的越遠，快樂如此簡單。

一個USB邏輯設(shè)備就是一系列端點（endpoint）的集合，它與主機之間的通信發(fā)生在主機上的一個緩沖區(qū)和設(shè)備上的一個端點之間，通過管道來傳輸數(shù)據(jù)。意思就是管道的一端是主機上的一個緩沖區(qū)，一端是設(shè)備上的端點。



圖里的Interface是怎么回事？這里先簡單說說吧，反正代碼里會不停的遇到再遇到。USB端點被捆綁為接口（Interface），一個接口代表一個基本功能。有的設(shè)備具有多個接口，像USB揚聲器就包括一個鍵盤接口和一個音頻流接口。在內(nèi)核里一個接口要對應(yīng)一個驅(qū)動程序，USB揚聲器在linux里就需要兩個不同的驅(qū)動程序。到目前為止，可以這么說，一個設(shè)備可以包括多個接口，一個接口可以沒有或具有一個以上的端點，當然以后我們會發(fā)現(xiàn)并不僅僅止于此。不過先說這么多吧，省得說得慷慨激昂，看的昏昏欲睡。

現(xiàn)在已經(jīng)說了USB的歷史發(fā)展體系結(jié)構(gòu)等比較基本的東東，也就是協(xié)議的前幾章，更多的東東還是下面和代碼一塊說吧。為了紀念這個歷史性的時刻，學學電影里的酷哥警察說句：好戲開始了。

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(4)最终奥义的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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