Linux系统里，USB驱动是众多外部设备跟计算机内核相连的桥梁，它不是单个驱动程序，是完整栈，含主机控制器、设备驱动和通用核心层，了解其工组原理，对搞嵌入式开发、做外设调试或处理日常连接问题很关键，不管新手还是资深开发者，掌握USB驱动基础知识能让你更从容应对硬件与系统交互。
USB驱动在Linux中是如何工作的
Linux USB驱动的核心呈现为分层架构，最底层存在有主机控制器驱动，像ehci-hci、xhci-hci这般，它们直接对USB主机控制器硬件予以管理，中间层是USB核心，其提供通用的API以及框架，负责设备枚举、电源管理和数据传输的调度，而最上层才是具体的设备驱动，例如usb-storage驱动U盘。
当一个USB设备被插入时，流程马上启动。主机控制器察觉到设备，核心层对它开展枚举，获取设备描述符并给它分配地址。接着，核心层在已登记的驱动里头找寻匹配的设备驱动。匹配成功之后，设备驱动被粘连，设备就能够正常运用。这个过程全都是内核自动完毕，相比用户是透明的。
如何在Linux中查看已连接的USB设备
借助命令行工具能够迅速获取USB设备信息。将东西运行它会列出所有USB总线以及连接装置的大体信息。包括总线号、设备号还有厂商了ID和产品ID的信息。要是期望查看更详尽的信息。会使用lsusb -v命令，这么做会输出完整的设备性述人等多个技术的数据情况了。
查看内核日志，是另一个切实有用的工具。在插入或是拔出USB设备之际，内核会借由dmesg命令输出实时的信息。借由dmesg | tail或者dmesg | grep usb能够过滤出跟USB相关的最新日志，这对于诊断设备识别失败、驱动加载错误等之类的问题非常具备帮助作用。这些日志会清晰地显示出设备枚举的每一步以及有可能出现的错误。
Linux下USB驱动安装需要哪些步骤
多数常见的USB设备，像是存储设备、键盘鼠标这类usb linux 驱动，其驱动已被内置到内核当中，用不着手动去安装。要手动处理的情形主要存在两类，其一呢，是内核并未包含该设备的专用驱动；其二呢，是需要去安装更新后的或者第三方所提供的驱动。首先应当运用 lsusb 来确认设备的ID ，接着在网络上搜索该ID所对应的驱动模块。
安装进程一般会关联编译内核模块，在下载驱动源代码之后，运用make指令予以编译，编译之前要保证已安装对应版本的内核头文件包，编译成功后，运用insmod指令加载所生成的.ko文件usb linux 驱动，或者把它复制到指定目录以便modprobe自动加载，最后，能够借助创建相应的udev规则去自定义设备接入时的行为。
如何为特定的USB设备编写Linux驱动
弄编写USB驱动，首先得要去了解内核所给出的USB驱动框架。开发者要去实现一个struct usb_driver结构体，还得对其成员作出填充，尤为重要的是有.id_table以及.probe函数。.id_table是用来声明这个驱动去支持哪些厂商跟产品ID的，.probe函数是在设备匹配成功之后才会被调用的，它担负着初始化设备的职责。
在.probe函数那儿，开发者得去分配必需的资源，像去注册字符设备或者输入设备，并且初始化USB通信所需要的端点（endpoint）。驱动借助usb_register_dev函数朝着内核注册自身。同时，务必要妥善处置设备的断开（在.disconnect函数里释放全部资源）。编写完毕后，把它编译成模块这样就能动态加载测试。
Linux USB驱动加载失败该怎么办
在驱动加载失败这个情形之下，最先要做的是对内核日志予以查看 ，借助dmesg命令去查验是不是存在显著的出错讯息 ，像“device descriptor read/64 error”这种表述 ，这极有可能意味着物理连接方面存在问题或者供电处于不足的事态之中 。假若是“usb 1-1: device not accepting address”这种情况 ，那么很可能是在设备枚举这个阶段出现了问题 。
要是日志表明驱动未匹配，或许是内核里缺少对应的模块。试着运用modprobe手动载入相关普遍驱动，像usbserial（用于串口转换器）或者cdc_acm。倘若设备ID比较新linux系统日志，旧版内核可能没法识别linux环境配置，在这种时候可以考虑升级内核。查看/lib/modules/$(uname -r)/目录下有没有相关.ko文件也是排查的方向之一。
如何优化Linux下USB设备的传输性能
对于U盘这类存储设备而言，优化文件系统挂载参数这一行为能起到提升性能的作用，举例来说，当做存储挂载的时候，如果使用noatime选项即可减少写入操作，而采取使用更大的读写块大小这种方式或许也有一定帮助，能够运用hdparm或者dd命令去测试对应设备在不同参数情况下的实际读写速度，借此找到最佳配置。
对于网络摄像头，或者USB网卡这类需要高带宽的装置来说，保证把它连接到USB 3.0以及更高版本的端口之上，这是非常关键的一点。运用lsusb -t此命令能够查看设备的树状拓扑以及当下的速度，像是480M或者5000M这样的速度。要避免去使用过长的扩展线，并且要确保USB集线器具备独立的外部供电，上述这些举措都能够有效地减少因为供电不稳定而引发的速度下降以及数据传输错误。
当于你在平常运用Linux系统之际，碰到过最为棘手的USB设备兼容性方面的问题是什么，是怎样最终予以解决的，欢迎在评论区去分享你自身的经历以及技巧，要是本文对你存在帮助的话，也请进行点赞支持并且分享给更多的朋友。
