Vid pid устройства linux

Содержание
  1. 3G модем + asterisk. Приложение 3: Работа с 3G модемами в Linux
  2. Определить текущие vid и pid для 3g модема в Linux
  3. Команда usb_modeswitch
  4. usb_modeswitch строка инициализации модема
  5. строка инициализации для 3g модема 420s (E3131):
  6. строка инициализации для 3g модема E1550:
  7. Команда lsusb
  8. Подключиться к модему для ввода AT команд
  9. Vid pid устройства linux
  10. Примеры использования
  11. Вывод списка USB-устройств
  12. Вывод подробной информации о USB-устройствах
  13. Вывод информации о заданных USB-шинах и устройствах
  14. Учимся работать с USB-устройством и испытываем систему, сделанную на базе контроллера FX3
  15. 1 Теория о методах доступа к USB
  16. 1.1 Windows
  17. 1.1.1 Драйверы, работающие на функциональном уровне
  18. 1.1.2 CyUSB
  19. 1.1.3 WinUSB
  20. 1.1.4 Библиотека libusb
  21. 1.1.5 Драйвер UsbDk
  22. 1.2 Linux
  23. 1.2.1 Драйвер
  24. 1.2.2 Отключение требований прав администратора при работе с USB-устройствами
  25. 2 Практика
  26. 2.1 Добавляем libusb в проект
  27. 2.2 Класс для доступа к библиотеке
  28. 2.3 Тестовая программа
  29. 2.4 Результат тестового прогона
  30. 2.4.1 Скорость
  31. 2.4.2 Пропуски в показаниях счётчика

3G модем + asterisk. Приложение 3: Работа с 3G модемами в Linux

Обратите внимание: это приложение к статье 3G модем + asterisk.

Определить текущие vid и pid для 3g модема в Linux

Для этого воспользуйтесь командой linux:
lsusb
Подробнее о команде lsusb см. ниже.

Команда usb_modeswitch

Эта команда выполняет переключение режима работы 3g модема. Для ее работы Вам необходимо обладать следующей информацией:

  1. текущие vid и pid модема (их можно получить с помощью lsusb)
  2. vid и pid модема в нужном режиме работы (в том, в который Вы хотите переключиться)
  3. 16-ричная строка инициализации модема (где ее взять см. ниже)

Для начала Вам нужно установить пакет usb_modeswitch. Но дело в том, что в базовых репозиториях RHEL / CentOS usb_modeswitch отсутствует. Поэтому сначала необходимо подключить репозиторий RPMforge / RepoForge. После подключения репозитория установите usb_modeswitch, используя следующую команду:
yum install usb_modeswitch

Теперь, после установки программы, для смены режима работы Вашего 3g модема выполните следующую команду:

usb_modeswitch -v DefaultVendor -p DefaultProduct -V TargetVendor -P TargetProduct -M » 16-ричная строка инициализации модема »

Где:
DefaultVendor и DefaultProduct — это vid и pid, найденные в Windows для модема в режиме «составное устройство»;
TargetVendor и TargetProduct — это vid и pid, найденные в Windows для модема в режиме «только модем»;
16-ричная строка инициализации — это строка, которая будет передана в модем для смены режима его работы.

Например:
usb_modeswitch -v 12d1 -p 155b -V 12d1 -P 1506 -M «55534243123456780000000000000011062000000100000000000000000000»

usb_modeswitch строка инициализации модема

Самое сложное в команде usb_modeswitch — определить, какую именно 16-ричную строку инициализации нужно послать 3g модему. Можно попытаться найти эту строку через интернет, ориентируясь при поиске на те vid и pid, которые Вы определили. По этим ключевым словам можно и искать:
DefaultVendor = xxxx DefaultProduct = yyyy TargetVendor = zzzz TargetProduct = tttt, MessageContent
где:
xxxx — vid модема в режиме «составное устройство» (в режиме по умолчанию)
yyyy — pid модема в режиме «составное устройство» (в режиме по умолчанию)
zzzz — vid модема в режиме «только модем» (получен после переключения режима модема в Windows)
tttt — pid модема в режиме «только модем» (получен после переключения режима модема в Windows)
Вам нужно найти соответствующую этим идентификаторам строку MessageContent.

Убедиться, что найденная строка правильная, очень просто: попробуйте выполнить команду:
usb_modeswitch -v DefaultVendor -p DefaultProduct -V TargetVendor -P TargetProduct -M » 16-ричная строка инициализации модема »
например:
usb_modeswitch -v 12d1 -p 155b -V 12d1 -P 1506 -M «55534243123456780000000000000011062000000100000000000000000000»
после чего (сделав паузу), выполните команду:
lsusb
и проверьте, соответствуют ли vid и pid модема найденным Вами значениям TargetVendor и TargetProduct. Если да, то найденная Вами 16-ричная строка — правильная.

Вы также можете поискать нужную 16-ричную строку инициализации по базам usb_modeswitch, например:
http://www.draisberghof.de/usb_modeswitch/device_reference.txt

строка инициализации для 3g модема 420s (E3131):

usb_modeswitch -v 12d1 -p 155b -V 12d1 -P 1506 -M «55534243123456780000000000000011062000000100000000000000000000»

строка инициализации для 3g модема E1550:

usb_modeswitch -v 12d1 -p 1446 -V 12d1 -P 1001 -M «55534243000000000000000000000011060000000000000000000000000000»

Команда lsusb

Для того, чтобы Вы могли воспользоваться программой lsusb, Вам необходимо установить пакет usbutils:
yum install usbutils

После установки пакета откройте командную строку linux, подключите к компьютеру с linux 3g модем, и выполните из командной строки команду (сделайте паузу в несколько десятков секунд между подключением 3g модема и вводом этой команды):
lsusb

Вы увидите на экране строки, подобные этим:
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
.
Bus 001 Device 003: ID 12d1:155b Huawei Technologies Co., Ltd.

Здесь указаны:
Bus xxx — номер шины, к которой подключено устройство
Device xxx: — номер устройства на шине
ID xxxx:yyyy — это как раз и есть vid и pid модема. xxxx — это vid, а yyyy — это pid нашего 3g модема

Строка, в которой будет фигурировать наименование фирмы Вашего модема (и обязательно — строка, в которой vid и pid совпадают с нашими DefaultVendor и DefaultProduct) и будет строкой, которая отображает наш модем.

Подключиться к модему для ввода AT команд

Для подключения к COM портам предназначена программа minicom. В RHEL / CentOS установить её можно следующей командой:
yum install minicom

Подробно о том, как пользоваться программой minicom, Вы можете прочитать в интернете. Здесь приводится только краткая инструкция по проверке работы 3g модема. Выполните ее строго по порядку:

  1. Запустите команду:
    minicom -s
  2. Выберите пункт «Serial port setup» («Настройка последовательного порта»)
  3. Нажмите «A» для выбора имени устройства COM порта
  4. Введите название устройства: /dev/ttyUSB.
  5. Нажмите Enter 2 раза
  6. Выберите пункт «Save setup as ..» («Сохранить настройки как»)
  7. Введите название профиля, например:
    3g
  8. Дождитесь сохранения профиля и выберите пункт «Exit from minicom» (Выход из minicom)
  9. Теперь запустите из командной строки:
    minicom имя-профиля
    например:
    minicom 3g
  10. Если программа «вылетит» с ошибкой, значит проблема в драйвере (либо драйвере модема, либо драйвере COM порта — usbserial, и т.д.). Далее мы предполагаем, что программа открылась нормально, и отобразила пустое (или непустое) окошко.
  11. Введите команду:
    ATI
    После чего нажмите Enter. Обратите внимание: символы, которые Вы вводите, могут не отображаться на экране! Однако, после ввода команды и нажатия Enter, модем должен отобразить результат (подробнее о команде и её результатах см. Приложение 1 «AT команды для 3g модемов»).
  12. Выполните нужные Вам AT команды для модема.
  13. Для выхода в меню программы нажмите Ctrl+A, затем Z
  14. Для выхода из программы (находясь в меню) нажмите Q и подтвердите выход нажатием Enter.
  15. Если программа не выдает никакой информации (или выдает абракадабру) в ответ на AT команды, значит неверно указано имя устройства, на котором находится часть 3G модема, принимающая AT-команды. Попробуйте другое имя (обычно это ttyUSBx, где x — цифра от 0 до 2).

Источник

Vid pid устройства linux

Команда lsusb позволяет задействовать одноименную утилиту, предназначенную для вывода информации о USB-шинах и подключенных к ним устройствах. Каждое из устройств имеет пару 16-битных идентификаторов: идентификатор производителя (Vendor ID) и идентификатор устройства (Device ID), которые следует использовать для идентификации устройств и поиска драйверов в случае их отсутствия в ядре ОС, а также несколько дополнительных идентификаторов, устанавливаемых производителем. В составе дистрибутивов Linux имеется файл базы данных устройств, содержащий названия устройств с известными идентификаторами. Данная команда крайне полезна для идентификации и диагностики устройств компьютера. Она выводит результаты в формате списка, который может фильтроваться с помощью утилиты grep.

Базовый синтаксис команды выглядит следующим образом:

Утилита может вызываться как без параметров, так и с ними. Наиболее полезными параметрами являются параметр -t, предназначенный для вывода информации в древовидном формате, параметр -v для вывода подробной информации об устройствах, а также параметры -s и -d для вывода информации об устройствах на заданных шинах и с заданными идентификаторами соответственно.

Примеры использования

Вывод списка USB-устройств

Для вывода списка USB-устройств достаточно использовать утилиту без каких-либо параметров. Прав суперпользователя для выполнения команды не требуется.

$ lsusb
Bus 002 Device 005: ID 12d1:1436 Huawei Technologies Co., Ltd. Broadband stick
Bus 002 Device 003: ID 148f:7601 Ralink Technology, Corp. MT7601U Wireless Adapter
Bus 002 Device 002: ID 214b:7250 USB2.0 HUB
Bus 002 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
Bus 008 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Bus 007 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
Bus 006 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Bus 005 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Bus 004 Device 002: ID 0000:3821 SiliconWin mouse
Bus 004 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Bus 003 Device 002: ID 04f3:0103 Elan Microelectronics Corp. ActiveJet K-2024 Multimedia Keyboard
Bus 003 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub

Читайте также:  Как выключить сервер через ssh

Вывод имеет строго регламентированную структуру. По сути, параметры устройств разделены пробелами. Возьмем последнюю строку в качестве примера:

  • Номер шины: Bus 003
  • Номер устройства на шине: Device 001
  • Идентификаторы производителя и устройства: 1d6b:0001
  • Название устройства: Linux Foundation 1.1 root hub

Несложно убедиться, что все строки имеют схожий формат. При этом в списке отражена информация как об обычных USB-устройствах (таких, как клавиатуры и мыши), так и о специализированных устройствах (таких, как хабы).

Вывод подробной информации о USB-устройствах

Для того, чтобы вывести подробную информацию о USB-устройствах, следует использовать комбинацию параметр -v:

$ lsusb -v

Bus 002 Device 003: ID 148f:7601 Ralink Technology, Corp. MT7601U Wireless Adapter
Couldn’t open device, some information will be missing
Device Descriptor:
bLength 18
bDescriptorType 1
bcdUSB 2.01
bDeviceClass 0
bDeviceSubClass 0
bDeviceProtocol 0
bMaxPacketSize0 64
idVendor 0x148f Ralink Technology, Corp.
idProduct 0x7601 MT7601U Wireless Adapter
bcdDevice 0.00
iManufacturer 1
iProduct 2
iSerial 3
bNumConfigurations 1
Configuration Descriptor:
bLength 9
bDescriptorType 2
wTotalLength 0x004a
bNumInterfaces 1
bConfigurationValue 1
iConfiguration 0
bmAttributes 0x80
(Bus Powered)
MaxPower 160mA
Interface Descriptor:
bLength 9
bDescriptorType 4
bInterfaceNumber 0
bAlternateSetting 0
bNumEndpoints 8
bInterfaceClass 255 Vendor Specific Class
bInterfaceSubClass 255 Vendor Specific Subclass
bInterfaceProtocol 255 Vendor Specific Protocol
iInterface 0
Endpoint Descriptor:
bLength 7
bDescriptorType 5
bEndpointAddress 0x84 EP 4 IN
bmAttributes 2
Transfer Type Bulk
Synch Type None
Usage Type Data
wMaxPacketSize 0x0200 1x 512 bytes
bInterval 0
Endpoint Descriptor:
bLength 7
bDescriptorType 5
bEndpointAddress 0x85 EP 5 IN
bmAttributes 2
Transfer Type Bulk
Synch Type None
Usage Type Data
wMaxPacketSize 0x0200 1x 512 bytes
bInterval 0
Endpoint Descriptor:
bLength 7
bDescriptorType 5
bEndpointAddress 0x08 EP 8 OUT
bmAttributes 2
Transfer Type Bulk
Synch Type None
Usage Type Data
wMaxPacketSize 0x0200 1x 512 bytes
bInterval 0
Endpoint Descriptor:
bLength 7
bDescriptorType 5
bEndpointAddress 0x04 EP 4 OUT
bmAttributes 2
Transfer Type Bulk
Synch Type None
Usage Type Data
wMaxPacketSize 0x0200 1x 512 bytes
bInterval 0
Endpoint Descriptor:
bLength 7
bDescriptorType 5
bEndpointAddress 0x05 EP 5 OUT
bmAttributes 2
Transfer Type Bulk
Synch Type None
Usage Type Data
wMaxPacketSize 0x0200 1x 512 bytes
bInterval 0
Endpoint Descriptor:
bLength 7
bDescriptorType 5
bEndpointAddress 0x06 EP 6 OUT
bmAttributes 2
Transfer Type Bulk
Synch Type None
Usage Type Data
wMaxPacketSize 0x0200 1x 512 bytes
bInterval 0
Endpoint Descriptor:
bLength 7
bDescriptorType 5
bEndpointAddress 0x07 EP 7 OUT
bmAttributes 2
Transfer Type Bulk
Synch Type None
Usage Type Data
wMaxPacketSize 0x0200 1x 512 bytes
bInterval 0
Endpoint Descriptor:
bLength 7
bDescriptorType 5
bEndpointAddress 0x09 EP 9 OUT
bmAttributes 2
Transfer Type Bulk
Synch Type None
Usage Type Data
wMaxPacketSize 0x0200 1x 512 bytes
bInterval 0

Данный вывод является крайне обширным и содержит огромное количество параметров конфигурации USB-устройств. Он может использоваться для диагностики и идентификации устройств, причем в случае исполнения команды от лица суперпользователя, информации будет еще больше (обратите внимание на предупреждение в начале вывода).

Вывод информации о заданных USB-шинах и устройствах

Для того, чтобы вывести информацию о заданной USB-шине и устройствах на ней достаточно использовать параметр -s и передать утилите идентификатор интересующей шины:

$ lsusb -s 003:
Bus 003 Device 002: ID 04f3:0103 Elan Microelectronics Corp. ActiveJet K-2024 Multimedia Keyboard
Bus 003 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub

Или шины и устройства:

$ lsusb -s 003:002
Bus 003 Device 002: ID 04f3:0103 Elan Microelectronics Corp. ActiveJet K-2024 Multimedia Keyboard

При использовании лишь идентификатора шины следует использовать двоеточие в конце идентификатора.

Что касается информации об устройствах, то совместно с параметром -d может использоваться как идентификатор производителя:

$ lsusb -d 04f3:
Bus 003 Device 002: ID 04f3:0103 Elan Microelectronics Corp. ActiveJet K-2024 Multimedia Keyboard

Так и идентификатор устройства:

$ lsusb -d :0103
Bus 003 Device 002: ID 04f3:0103 Elan Microelectronics Corp. ActiveJet K-2024 Multimedia Keyboard

Не стоит забывать о двоеточии, которое указывает на используемый идентификатор: идентификатор производителя должен иметь двоеточие в конце, идентификатор устройства — в начале.

Источник

Учимся работать с USB-устройством и испытываем систему, сделанную на базе контроллера FX3

В двух предыдущих статьях мы сделали USB 3.0 систему на базе контроллера FX3. Пришла пора научиться работать с нею из своих программ для PC. Ну, и попутно понять, насколько получившаяся система пригодна для практического применения. Действительно ли ширины канала хватает на весь поток? И не теряются ли единичные байты из потока? Кто хоть немного поработал тестировщиком, не поверит в то, что если система в принципе работает, значит, работает и в деталях. А я на этой должности проработал лет пять, не меньше, поэтому привык проверять всё на практике. В общем, приступаем.

1 Теория о методах доступа к USB

1.1 Windows

Когда новое, доселе неизвестное системе USB-устройство впервые вставлено в ЭВМ, работающую под управлением Windows, оно отображается в диспетчере устройств с жёлтым знаком вопроса. Это связано с тем, что Windows обязательно нужен драйвер для работы с ним. Давайте я немного порассуждаю про эти драйверы, но не с научной точки зрения, а как инженер, раскрыв чисто практические аспекты, но несколько упростив теорию. Потому что мне не нужно, чтобы все уснули. Мне нужно, чтобы суть была понятна, так что ряд скучных деталей придётся опустить.

1.1.1 Драйверы, работающие на функциональном уровне

Что такое USB-устройство? Это набор конечных точек. Но прикладному программисту, если честно, эти точки не интересны. Давным-давно, ещё в прошлом тысячелетии, когда последовательные порты делались на микросхеме UART16550, под неё был сделан функциональный драйвер для Windows, и все прикладные программисты привыкли работать с абстракциями именно этого драйвера. И с этой привычкой трудно спорить. Представим на минутку, что с переходником USB-COM придётся работать в USB-шном стиле, на уровне конечных точек. Есть идеология CDC: две конечных точки туда-обратно, одна точка статуса в режиме прерываний и определённый набор команд, подаваемых через конечную точку EP0. Это всё описано в стандартах, относящихся к USB.

Всё? Нет, некоторым этого мало! Prolific сделала свой набор команд для точки EP0, не совместимый с CDC. А FTDI – свой. Он не совместим ни с CDC, ни с Prolific. Так что, если бы прикладной программист работал бы с переходниками USB-COM на уровне конечных точек, ему пришлось бы нелегко. К счастью, Prolific и FTDI предоставляют функциональные драйверы для своих чипов, а для CDC функциональный драйвер разработала сама Microsoft и прилагает его в составе Windows. Поэтому прикладной программист понятия не имеет, как работать с конкретным переходником (помню, мы целый NDA лет 15 назад с FTDI подписывали, чтобы получить от них руководство по их командам, причём я сразу же им послал информацию об ошибке в документе, так как пока работали бюрократы, я через дизассемблер всё сам уже успел изучить, так что сразу нашёл несовпадение их описания с моим). На прикладном уровне драйверы всех упомянутых производителей дают интерфейс такой же, как и при работе со старым добрым UART16550.

То же касается и USB-накопителей. Мало кто знает, что физически там две конечных точки. Почти никому не интересно, как там надо гонять пакеты, чтобы посылать команды и данные. Как разруливать ошибки, знает ещё меньше людей. Все работают через драйвер usbstor.sys, предоставляемый Microsoft, который обеспечивает работу точно так же, как и с дисками, подключёнными через локальную шину материнской платы.
Удобно? Однозначно! Но вот мы сделали своё устройство, не совместимое по логике работы ни с каким из стандартных. И что нам теперь, всенепременно писать для него персональный драйвер?

Не обязательно. Если нас устраивает работа на прикладном уровне через конечные точки, то уже имеется целый ряд готовых драйверов, которые позволяют общаться с устройством через них. Некоторые из них мы сейчас и рассмотрим.

1.1.2 CyUSB

С этим драйвером я познакомился раньше других. Было это 12 лет назад. Вот с него и начну рассказ. Правда, скажу лишь вскользь. Фирма Cypress, выпуская замечательные контроллеры FX2LP, просто обязана была сделать драйвер, работающий на уровне конечных точек, чтобы облегчить жизнь своим клиентам. И она его сделала. Кому интересно – ищите по слову CyAPI. Это DLL-ка, предоставляющая ряд функций для прикладного программиста. Я как системщик старался обойтись без DLL, поэтому сделал себе библиотеку, работающую с драйвером на уровне IOCTL запросов.

Главный недостаток данной библиотеки заключается в её лицензионном соглашении. Её можно использовать только с контроллерами Cypress. А чтобы всё было убедительнее, начиная с некоторых версий, драйвер стал просто зависать, если он работает с контроллерами других производителей. По крайней мере, старые версии с AT90USB работали, а более свежие – нет. Поэтому я решил, что не буду пользоваться данным драйвером. Даже написал свой… Но вскоре обнаружился замечательный готовый вариант от Microsoft, и я перешёл на него.

1.1.3 WinUSB

Этот драйвер уходит своими корнями в инфраструктуру UMDF. Когда фирма Microsoft работала над возможностью запускать драйверы на пользовательском уровне защиты, они сделали специальный драйвер-прослойку WinUSB. Но через этот же драйвер можно работать и из обычных прикладных программ, а не только из UMDF-драйверов. Кому интересно – вбейте в поиск WinUSB API. Через эту функциональность можно делать то же самое, что и через CyUSB, но с контроллерами любых производителей.

Читайте также:  Postgresql check element in array

Сам драйвер входит в состав Windows, поэтому в Win7 его можно было вообще ставить без каких-либо проблем с подписыванием. Можно было создать по инструкции от Microsoft или найти и скачать готовый inf файл, поменять в нём VID/PID на свои и установить. К сожалению, начиная с WIN8, обязательно надо подписывать не только сам драйвер, но и INF файл. Однако никто не мешает поправить VID/PID у устройства на тот, который будет найден. Вот у меня есть вот такой подписанный inf файл.

Раньше таких inf файлов на просторах сети было много. Андроид-телефоны через них подключались. Сейчас надо искать по слову WinUSB.sys внутри. Ну, или «ServiceBinary = %12%\WinUSB.sys».

Я поправил «Прошивку» для FX3 вот так:

И теперь могу собирать варианты хоть под CyUSB, хоть под WinUSB с привязкой к имеющемуся у меня inf файлу. А так — можно перевести ОС в режим, не требующий подписывания драйверов, хоть это и не очень удобно.

1.1.4 Библиотека libusb

Вариант с WinUSB отличный, но не кроссплатформенный. Насколько мне известно, под Linux нет точно такого же API, который предоставляет Microsoft для Windows. Кроссплатформенный вариант – это использование библиотеки libusb. Причём под Windows эта библиотека по умолчанию опирается на всё тот же драйвер WinUSB. Нашли драйвер, накатили его на устройство. Скачали библиотеку, начали через неё работать с этим драйвером. Надо будет – через неё же можно будет работать и под Linux. Замечательно? Да. Особенно если мы разработали полностью своё устройство. Но, увы, я просто обязан указать недостаток данного метода для общего случая.

Когда мы устанавливаем на устройство драйвер WinUSB, мы убираем оригинальный драйвер. В рамках данного блока статей мы теряем возможность общаться с нашим устройством при помощи утилиты ControlCenter. Ну, и я не упоминал в статьях про утилиту Streamer, позволяющую измерять скорость устройства… В общем, ею мы тоже не сможем пользоваться, если заменим штатный драйвер на WinUSB.

В рамках другой задачи мне надо было экспериментировать с аудиоустройствами из своего приложения. При этом я не хотел постигать все тонкости работы с ними. Я хотел только некоторые команды подавать, а чтобы всё остальное за меня делала сама операционка. Но если бы я посадил устройства на WinUSB, ОС бы потеряла контроль над ними и не могла бы оказывать мне всемерное содействие.

Можно ли работать из прикладной программы с устройствами, не пересаживая их на специальный драйвер? В принципе, да (правда, это очень аккуратное утверждение). Давайте я покажу этот метод… Правда, в конце — сильно раскритикую его.

1.1.5 Драйвер UsbDk

Библиотека libusb существует в двух версиях. Версия 0.1 и версия 1.0. Обе версии в настоящее время развиваются, создавая некоторую путаницу. И вот версия 1.0 может работать не только через драйвер WinUSB, но и через драйвер UsbDk. Последний является фильтр-драйвером. Что такое фильтр-драйверы? Вспоминаем детство, сказку о царе Салтане:

Собственно, фильтр-драйвер встаёт на пути IRP-пакетов от прикладной программы к основному драйверу и обратно. IRP — это гонцы, которые бегают туда-сюда. А фильтр-драйвер может их пропустить, не изменяя, а может подменить их содержимое. Он придуман для исправления ошибок, чтобы не менять основной драйвер, а просто немножко подправить пакеты, дабы те не вызывали проблем. Их можно править на прямом и на обратном пути. Но в целом, никто не мешает через этот фильтр-драйвер запустить в основной драйвер запросы от приложения, которое общается именно с фильтром. И UsbDk этим и занимается.

Очень схематично, опустив ряд неважных подробностей, это можно показать так:

Вот тут мы видим, что фильтр-драйвер UsbDK подсел на пути пакетов к нашему устройству (на самом деле, он подсел на пути ко всем USB-устройствам, так как прицепился к драйверу класса USB):

Если при открытии библиотеки libusb 1.0 сказать:

то она будет использовать в качестве основы не WinUSB, а UsbDk. Ура? Не совсем. Приведу минимум две проблемы, создаваемые при использовании данного пути.

Первая проблема организационная. Если мы запустили программу, поработали, вышли, то всё будет хорошо. Но вот мы запустили программу, начали работать, а потом почему-то прервались. Да хоть у меня стояла точка останова, исполнение прервалось, я осмотрел переменные, увидел, что программа работает неверно, и завершил её. Могу я так сделать? Дело-то житейское при разработке программы. Или просто зациклилась она. В общем, мы её прервали. Снова запускаем – устройство уже не открывается. Смотрим код ошибки – он очень интересный.

И всё. Выдёргивать-вставлять USB-кабель – бесполезно. Только полная перезагрузка Windows спасёт Отца Русской Демократии. Когда перезапускаешься третий-четвёртый раз за час – это начинает несколько раздражать. Поиск в сети не дал никаких результатов. Попытка бегло осмотреть исходники UsbDk – тоже, а на детальные разбирательства нет времени. Может, кто в комментариях чего подскажет…

Но на самом деле, эта проблема раздражает, но не является фатальной. Вторая проблема более серьёзная. Вот я поставил VirtualBox. Я просто запустил виртуальную машину и хочу подключить к ней, скажем, бластер. И что получаю?

Аналогично – любое другое устройство.

Поиск по сети даёт много вариантов типа: «У меня всё заработало после того, как я потёр заячьей лапкой по бубну из кожи тушканчика, спрыснутому кровью семидесятидвухлетней девственницы, полученной…» … Что там дальше в рецепте — сейчас уже не помню… Тем более, мне он не помог… Более осмысленные рекомендации требуют сносить фильтр-драйверы USB, пока не полегчает. Проблема уходит, когда сносишь именно UsbDK. Ну, значится, так тому и быть. Хотя для экспериментов с аудио, других приемлемых вариантов я не нашёл. Так что драйвер я снёс, но дистрибутив – оставил. Пригодится. Именно поэтому описываю эту методику. Ну, и вдруг кто в комментариях подскажет, как обходить эти две проблемы. Тогда станет совсем здорово.

Итого, сегодня мы будем работать через библиотеку libusb, посадив устройство на драйвер WinUSB. Да, мы потеряем возможность работать с устройством через стандартные приложения от Cypress. Зато всё будет стабильно и хорошо.

1.2 Linux

1.2.1 Драйвер

Я уже много раз писал, что не очень сильно разбираюсь в уходе за пингвинами, поэтому просто перескажу слова своего начальника, опрошенного специально для написания данной статьи.

Некоторые устройства уже поддержаны в Линуксе по классу, либо по VID/PID. Вот, скажем, я подключил макетную плату ICE40 с ПЛИС Latice и подал сначала команду lsusb, чтобы увидеть USB устройства, а затем – уже полюбившуюся нам по прошлым статьям команду:
ls –l /dev/serial/by-path, чтобы увидеть, что мост фирмы FTDI сам прикинулся двумя последовательными портами.

С такими устройствами, если ничего не предпринимать, можно работать только на функциональном уровне. Однако, если функциональный драйвер не подключился, как уверяет начальник, в отличие от Windows такие устройства не станут неизвестными (а потому недоступными). Напротив, с ними можно сразу и без какой-либо подготовки работать через библиотеку libusb. А разработанное нами устройство относится к таковым. Поэтому никакой подготовки для начала работы не требуется. Надеюсь, начальник меня не обманул.

Правда, есть чисто организационная подготовка, которую мы вынесем в собственный раздел.

1.2.2 Отключение требований прав администратора при работе с USB-устройствами

Главная особенность USB-устройств в Linux состоит в том, что по умолчанию для доступа к ним надо обладать правами администратора. То есть, для сборки «прошивки» для ПЛИС ICE40 (к теме статьи они не относятся, но по проекту я сейчас их осваиваю, причём под Linux, так что скриншоты готовить проще для них) мне достаточно набрать make, а вот если для «прошивки» я наберу make prog, то получу такое сообщение:

Не хватает прав. Надо набирать sudo make prog.

Чтобы понизить требуемые права, надо прописать правила. А чтобы быстро выяснить, как их прописать, я обычно даю такой запрос Гуглю:

Usb blaster Linux

Ссылок будет много, все они разной степени шаманства. Вот более-менее подробная ссылка:
Using USB Blaster / USB Blaster II under Linux | Documentation | RocketBoards.org

Что сразу бросается в глаза: имена файлов с правилами для Debian и для Ubuntu разные.
/etc/udev/rules.d/ 92 -usbblaster.rules и /etc/udev/rules.d/ 51 -usbblaster.rules, соответственно.

Всё тот же начальник, а по совместительству – любитель Линукса, объяснил, что если в нескольких файлах есть правила для одного и того же устройства, число задаёт приоритет разбора файлов. Собственно, документ также говорит, что число 92 базируется на том, что в системе имеется файл / lib /udev/rules.d/ 91 -permissions.rules.

Вообще, мне стало интересно, и я вбил в Гугля строку поиска
/etc/udev/rules.d/

Он нашёл мне много статей про udev. Некоторые более теоретические. Некоторые слишком практические. Пересказывать их не вижу смысла. При желании вы можете погуглить сами. Дам только ссылку на статью, которая мне кажется хорошо сбалансированной по теории и практике:
Igorka: Знакомство с udev в ubuntu

Читайте также:  Как узнать модель монитора linux

Итак. Иду в каталог /etc/udev/rules.d. Вижу файл 70-snap.snapd.rules, в котором есть правило, относящееся ко всем FTDI чипам:

FTDI-based serial adapters:

Не понимая до конца, что творю, запускаю не просто mc, а sudo mc и в его редакторе создаю файл /etc/udev/rules.d /71-ice40.rules со следующим содержимым:

Закрываю терминал с админскими правами, открываю новый, с правами обычными. Отключаю-включаю устройство, и… Вуаля! Оно уже доступно без прав администратора!

Поэтому можете просто повторить мои шаманства, можете – почитать теорию по ссылкам, после чего у вас всё получится уже с пониманием физики процесса. А так – в рамках данной статьи я буду работать только через Windows, но через кроссплатформенную библиотеку libusb версии 1.0 (не путать с 0.1). Поэтому в Линуксе прописывать правила для устройства FX3 не буду.

2 Практика

Ох, и огромный сегодня получился теоретический раздел! Но наконец, мы владеем достаточным количеством знаний, чтобы приступить к опытам. Напомню, я буду работать в ОС Windows, пользуясь библиотекой libusb 1.0, опираясь на драйвер WinUSB. Я сейчас осваиваю работу с кроссплатформенной библиотекой Qt, поэтому буду разрабатывать код под неё.

2.1 Добавляем libusb в проект

Я скачал библиотеку libusb и распаковал её в каталог своего проекта. Чтобы подключить её к проекту, в файл *.pro пришлось добавить блок:

Кто сказал, что абсолютные пути – зло? Золотые слова! Я тоже так считаю. Но я уйму времени убил на эксперименты с относительными путями в этом месте. Ничего не получалось. Поэтому пока сделал так. Если кто-то знает тайну, как в проект добавляются относительные пути, да ещё так, чтобы работали, буду премного благодарен за разъяснения. А пока – отмечаю, что такой вариант работает, но однозначно является злом, так как он работает только у меня и только, пока я не соберусь перенести проект куда-то. Собственно, всё. Библиотека добавлена и готова к работе.

2.2 Класс для доступа к библиотеке

Обычно примеры для статей я пишу в слитном стиле. Но сегодняшний код получился несколько запутанным, поэтому пришлось вынести работу с платой FX3 в примитивный класс. Вот его интерфейсная часть:

По функциям мы ещё пройдёмся, а пока я отмечу то, что у класса есть переменная-член, хранящая указатель на контекст, который будет нужен для вызова некоторых функций тонкой настройки библиотеки, и манипулятор (в простонародии — хэндл) устройства, необходимый для обращения к устройству.

В конструкторе происходит инициализация и тонкая настройка библиотеки:

Как видим, возможна работа библиотеки через драйвер CyUSB и фильтр UsbDk, но сейчас она отключена. И мы включаем расширенную диагностику работы библиотеки. Все сообщения о проблемах будут сыпаться в окно отладочного вывода. Помните, я показывал сообщение об ошибке при работе UsbDk? Без этой опции никто бы ничего не узнал. Ошибка и ошибка.

Деструктор, соответственно, всё деинициализирует. Класс тестовый, заботиться о наличии дополнительных пользователей библиотекой нет смысла. Так что просто деинициализируем и всё.

Подключение к устройству интересно лишь тем, что может работать по разным парам VID/PID. Как я уже говорил, я могу собирать «прошивку» под штатные VID/PID от Cypress, если идёт работа через UsbDk, и под те, на которые у меня нашёлся inf-файл, устанавливающий драйвер WinUSB. В остальном, ничем не примечательные типовые вызовы функции библиотеки libusb:

Ну, и отключаемся от устройства тоже типовым методом:

Собственно, всё. Функцию чтения из устройства я буду вызывать напрямую. Это противоречит принципам проектирования классов, но для опытов сойдёт. Я просто заметил, что код инициализации сильно разросся и отделил его от основного кода, вынеся в класс. А чтение — оно в одну строку выполняется, его отделять было не нужно.

2.3 Тестовая программа

Программа состоит из функции main() и тестовой функции.

Тестовая функция делится на две части. Первая часть измеряет скорость передачи данных. Вторая — проверяет то, что данные из счётчика приходят с инкрементом. При обнаружении разрыва – сведения об этом выдаются в консоль отладочного вывода. Собственно, вот текст функции:

В будущем я планирую вызывать эту функцию многократно, но пока — функция main() вызывает её один раз:

Собственно, и вся программа.

2.4 Результат тестового прогона

2.4.1 Скорость

При тестовом прогоне мы видим, что скорость близка к требуемой. Напомню, что источник гонит 16-битные данные на скорости 60 МГц, так что нам требуется поток 120 миллионов байт в секунду. Когда на временных диаграммах наблюдался огромный дефицит колбасы, скорость была всего 30 Мегабайт в секунду. Даже меньше, чем практически достижимая скорость на шине USB 2.0. Так что текущие результаты вполне приемлемые.

Правда, чтобы окончательно успокоиться, я решил немного поэкспериментировать со скоростью. Чаще всего она была равна 119 0XX XXX байт в секунду. Изредка – 119 4XX XXX. Ну, и совсем редко – промежуточные значения, похожие на указанные выше. Сначала я решил, что это могут быть ошибки округления. У нас идёт округление показаний таймера, и возникают округления при делении. Тогда я переписал вычисление скорости так (перешёл на наносекунды и стал умножать перед делением, чтобы минимизировать ошибку округления):

Результат ничуть не изменился. Следующее подозрение было, что источник имеет некоторую ошибку кварцевого резонатора и шлёт данные чуть медленнее, чем надо. Но другая плата даёт точно такие же показания! Значит, дело не в экземпляре. Мало того, осциллограф (правда, весьма дешёвый китайский) говорит, что тактовая частота нисколько не занижена, даже чуть завышена.

Тогда я полез в исходники библиотеки libusb и просто-таки утонул в коде, который исполняется при ожидании конца передачи данных. Там такая цепочка функций – просто закачаешься! И много, где может возникать задержка. Но давайте прикинем, какова задержка.

120 мегабайт в секунду… Округлим до ста. Это 1 мегабайт в 10 миллисекунд. А у нас просадка как раз на 1 мегабайт. Неужели начало и конец прокачки съедают так много времени? Как бы проверить хотя бы начерно? Я решил переписать на пробу код под прямой вызов WinUSB API. Полностью объяснять я его не стану, там устройство открывается хитро, через SetupDi API. Я просто воспользовался готовыми своими старыми классами, поэтому всё было сделано под Visual Studio. Но вместо страшных километровых текстов ожидания завершения библиотеки WinUSB, моя функция чтения выглядит вполне канонически:

А тест теперь выглядит так:

Теперь скорость стабильно находится в районе 119 2XX XXX байт в секунду. Вот какой красивый результат я подловил для красного словца:

А вот результат нескольких прогонов подряд:

В общем, никто не запрещает просадке возникать и на входе-выходе в функцию чтения. Если разрывов в показаниях счётчика не будет, то и ладно.

2.4.2 Пропуски в показаниях счётчика

Но на тему разрывов у нас тоже имеется пара строк в выводе основной тестовой программы:

Имеется два нарушения последовательности счёта. Неужели мы нарвались на выпадение данных? К счастью, всё в порядке. Множественные прогоны говорят, что проблемы всегда в одном и том же месте. И мы с таким уже сталкивались в одной из старых статей. У нас есть две точки буферизации данных: буфер контроллера и FIFO в ПЛИС. Готовы ли мы принимать данные или нет, они с выхода счётчика будут заливаться в буфер FX3. Когда тот переполнится, заливка остановится. Кроме буфера FX3, есть ещё FIFO в ПЛИС. Вот у нас и имеется две ёмкости, которые заполнились, но счётчик продолжил работу. При чтении мы увидели разрывы в счёте.

Соответственно, мы наблюдаем явление переходных процессов. При реальной работе надо будет настроить источник так, чтобы он не заполнял буфер данными, пока мы не готовы их принимать (собственно, в статье про голову USB-Анализатора мы уже делали такую функцию через добавление бита «Go»), а пока – просто будем игнорировать ошибки в этой области. Считаем, что это – не баги, а фичи. Меняем проверку разрывов на такую:

Делаем массовый прогон для такого варианта… И тут я понял, кто даёт задержку… Отладочный вывод. Вот так всё выглядит:

Масса вспомогательных текстов, выдаваемых библиотекой. Ну и отлично. Закомментируем в конструкторе класса, обслуживающего libusb, строку:

// libusb_set_option(m_ctx, LIBUSB_OPTION_LOG_LEVEL, LIBUSB_LOG_LEVEL_DEBUG);

Получаем красоту, ничем не отличимую от того, что мы получали при прямом вызове WinUSB API (жаль только, что не идеальный результат):

Но главное – нет сообщений про разрывы в показаниях счётчика (известные точки разрывов мы игнорируем).

А что там нам про таймауты промежуточные говорили? Попробуем читать не 128, а 32 мегабайта! Получаем уже скорость вплоть до 119 8XX XXX мегабайт в секунду!

В общем, всё хорошо… Кроме одного. Я нашёл такой нестандартный вариант теста, при котором штатная «прошивка» FX3 подвисает. Но статья получилась такой большой, что как это найти, а главное – как исправить, я расскажу в следующий раз.

Источник

Поделиться с друзьями
КомпСовет
Adblock
detector