LINUX libusb 使用大全

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libusb GIT 仓库：https://github.com/libusb/libusb.git
libusb 官网：https://libusb.info/
libusb API 接口：https://libusb.sourceforge.io/api-1.0/
libusb 示例：https://github.com/libusb/libusb/tree/master/examples

1. 概述

1.1 介绍

libusb 是一个使用 C 编写的库，它提供 USB 设备的通用的访问方法。APP 通过它，可以方便地访问 USB 设备，无需编写 USB 设备驱动程序。

• 可移植性：支持 Linux、macOS、Windows、Android、OpenBSD 等
• 用户模式：APP 不需要特权模式、也不需要提升自己的权限即可访问 USB 设备
• 支持所有 USB 协议：从 1.0 到 3.1 都支持

libusb 支持所有的传输类型(控制/批量/中断/实时)，有两类 API 接口：同步(Synchronous，简单)，异步(Asynchronous，复杂但是更强大)。

它是轻量级的、线程安全的。还支持热拔插。

1.2 用法

可以通过 libusb 访问 USB 设备，不需要 USB 设备端的驱动程序，需要移除原来的驱动程序。然后就可以直接访问 USB 控制器的驱动程序，使用 open/read/write/ioctl/close 这些接口来打开设备、收发数据、关闭设备。

libusb 封装了更好用的函数，这些函数的使用可以分为 5 个步骤：

• 初始化
• 打开设备
• 移除原驱动/认领接口
• 传输
• 关闭设备
• 

2. API 接口

2.1 分类

libusb 的接口函数分为两类：同步(Synchronous device I/O)、异步(Asynchronous device I/O)。

USB 数据传输分为两个步骤，对于读数据，先给设备发出数据的请求，一段时间后数据返回；对于写数据，先发送数据给设备，一段时间后得到回应。

同步接口的核心在于把上述两个步骤放在一个函数里面。比如想去读取一个 USB 键盘的数据，给键盘发出读请求后，如果用户一直没有按下键盘，那么读函数会一直等待。

异步接口的核心在于把上述两个步骤分开：使用一个非阻塞的函数启动传输，它会立刻返回；提供一个回调函数用来处理返回结果。

同步接口的示例代码如下，在libusb_bulk_transfer函数内部，如果没有数据则会休眠：

unsigned char data[4]; int actual_length; int r = libusb_bulk_transfer(dev_handle, LIBUSB_ENDPOINT_IN, data, sizeof(data), &actual_length, 0); if (r == 0 && actual_length == sizeof(data)) {     // 接收到的数据保存在data数组里     // 解析这些数据就可以知道按键状态 } else {     error(); } 

使用同步接口时，代码比较简单。但是无法实现”多 endpoint”的操作：上一个  endpoint 的传输在休眠，除非使用另一个线程，否则在同一个线程内部在等待期间是无法操作另一个 endpoint 的。还有另一个缺点：无法取消传输。

异步接口是在 libusb-1.0 引入的新性能，接口更复杂，但是功能更强大。在异步接口函数里，它启动传输、设置回调函数后就立刻返回。等”读到数据”或是”得到回应”后，回调函数被调用。发起数据传输的线程无需休眠等待结果，它支持”多endpoint”的操作，也支持取消传输。

2.2 初始化/反初始化

/ \ingroup libusb_lib  * 初始化libusb，这个函数必须先于其他libusb的函数执行  *  * 如果传入NULL，那么函数内部会穿件一个默认的context  * 如果已经创建过默认的context，这个context会被重新使用(不会重新初始化它)  *  * 参数：  * ctx : context pointer的位置，也可以传入NULL  * 返回值  * 0 - 成功  * 负数 - 失败  */ int API_EXPORTED libusb_init(libusb_context ctx); 

初始化 libusb，参数是一个”a context pointer”的指针，如果这个参数为 NULL，则函数内部会创建一个”default context”。所谓”libusb context”就是 libusb 上下文，就是一个结构体，里面保存有各类信息，比如：libusb 的调试信息是否需要打印、各种互斥锁、各类链表(用来记录USB传输等等)。

程序退出前，调用如下函数：

/ \ingroup libusb_lib  * 发初始化libusb  * 在关闭usb设备(libusb_close)后、退出程序前调用此函数  *  * 参数:  * ctx : context, 传入NULL表示default context  */ void API_EXPORTED libusb_exit(libusb_context *ctx); 

2.3 获取设备

可以使用libusb_get_device_list取出所有设备，函数接口如下：

/ @ingroup libusb_dev  * 返回一个list，list里含有当前系统中所有的USB设备  *  * 我们一般会在list里寻找需要访问的设备，找到之后使用libusb_open函数打开它  * 然后调用libusb_free_device_list释放list  *  * 这个函数的返回值表示list中有多少个设备  * list的最后一项是NULL  *  * 参数:  * ctx  : context  * list : output location for a list of devices, 最后必须调用libusb_free_device_list()来释放它  * 返回值: list中设备的个数, 或错误值  */ ssize_t API_EXPORTED libusb_get_device_list(libusb_context *ctx,libusb_device *list); 

调用此函数后，所有设备的信息存入 list，然后遍历 list，找到想操作的设备。这个函数内部会分配 list 的空间，所以用完后要释放掉，使用以下函数释放：

/ \ingroup libusb_dev  * 前面使用libusb_get_device_list()获得了设备list,   * 使用完后要调用libusb_free_device_list()释放这个list  * 如果参数unref_devices为1, 则list中每个设备的引用计数值减小1  * 参数:   * list : 要释放的设备list  * unref_devices : 是否要将设备的引用计数减1  */ void API_EXPORTED libusb_free_device_list(libusb_device list,int unref_devices); 

2.4 打开/关闭设备

使用 libusb_get_device_list 得到设备列表后，可以选择里面的某个设备，然后调用 libusb_open：

/ \ingroup libusb_dev  * 打开一个设备并得到它的句柄, 以后进行IO操作时都是使用句柄  *  * 使用libusb_get_device()函数可以得到设备的list,   * 从list里确定你要访问的设备后, 使用libusb_open()去打开它。  * libusb_open()函数内部会增加此设备的引用计数, 使用完毕后要调用libusb_close()减小引用计数。  *  * 参数:  * dev : 要打开的设备  * dev_handle : 输出参数, 用来保存句柄  * 返回值:   * 0 - 成功  * LIBUSB_ERROR_NO_MEM : 缺少内存  * LIBUSB_ERROR_ACCESS : 权限不足  * LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE : 这个设备未连接  * 其他错误 : 其他LIBUSB_ERROR错误码  */ int API_EXPORTED libusb_open(libusb_device *dev,libusb_device_handle dev_handle); 

使用 libusb_open 函数打开 USB 设备后，可以得到一个句柄：libusb_device_handle。以后调用各种数据传输函数时，就是使用libusb_device_handle。

使用完毕后，调用 libusb_close 关闭设备，函数原型如下：

/ \ingroup libusb_dev  * 关闭设备句柄, 在程序退出之前应该使用它去关闭已经打开的句柄  *  * 设备的引用计数在前面被libusb_open()函数增加了。  * 在libusb_close()函数的内部，它会减小设备的引用计数。  *  * 参数: dev_handle - 句柄  */ void API_EXPORTED libusb_close(libusb_device_handle *dev_handle); 

2.5 根据 ID 打开设备

如果知道设备的 VID、PID，那么可以使用 libusb_open_device_with_vid_pid 来找到它、打开它。这个函数的内部，先使用libusb_get_device_list列出所有设备，然后遍历它们根据 ID 选出设备，接着调用 libusb_open 打开它，最后调用 libusb_free_device_list 释放设备。

libusb_open_device_with_vid_pid 函数原型如下：

/ \ingroup libusb_dev  * 打开设备的常规做法是使用libusb_get_device_list()得到设备list，  * 然后遍历list，找到设备  * 接着使用libusb_open()函数得到句柄  *   * 如果知道USB设备的VID、PID，那么可以使用libusb_open_device_with_vid_pid()函数快速打开它，得到句柄。  *   * 这个函数有一个缺点: 如果系统中有多个ID相同的设备，你只能打开第1个设备  *  * 参数:  * ctx : context, 或者传入NULL以使用默认的context  * vendor_id : 厂家ID  * product_id : 产品ID  *   * 返回值:   * 句柄 - 找到的第1个设备的句柄  * NULL - 没有找到设备  */ DEFAULT_VISIBILITY libusb_device_handle * LIBUSB_CALL libusb_open_device_with_vid_pid(  libusb_context *ctx, uint16_t vendor_id, uint16_t product_id); 

2.6 描述符相关函数

2.6.1 获得设备描述符

/ \ingroup libusb_desc  * 获得设备描述符  *  * 参数:  * dev - 哪个设备  * desc - 输出参数, 用来保存设备描述符  *  * 返回值:  * 0 - 成功, 或其他LIBUSB_ERROR错误码  */ int API_EXPORTED libusb_get_device_descriptor(libusb_device *dev,  struct libusb_device_descriptor *desc); 

2.6.2 获得/释放配置描述符

/ \ingroup libusb_desc  * 获得指定的配置描述符  *  * 参数:  * dev - 哪个设备  * config_index - 哪个配置  * config - 输出参数, 用来保存配置描述符, 使用完毕要调用libusb_free_config_descriptor()释放掉  *   * 返回值:  * 0 - 成功  * LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND - 没有这个配置  * 其他LIBUSB_ERROR错误码  */ int API_EXPORTED libusb_get_config_descriptor(libusb_device *dev,  uint8_t config_index, struct libusb_config_descriptor config); / \ingroup libusb_desc  * Free a configuration descriptor obtained from  * 前面使用libusb_get_active_config_descriptor()或libusb_get_config_descriptor()获得配置描述符，  * 用完后调用libusb_free_config_descriptor()释放掉  */ void API_EXPORTED libusb_free_config_descriptor(  struct libusb_config_descriptor *config); 

2.7 detach/attach 驱动

2.7.1 两种方法

使用 libusb 访问 USB 设备时，需要先移除(detach)设备原来的驱动程序，然后认领接口(claim interface)。有两种办法：

• 方法1：

  // 只是设置一个标记位表示libusb_claim_interface // 使用libusb_claim_interface时会detach原来的驱动 libusb_set_auto_detach_kernel_driver(hdev, 1);   // 标记这个interface已经被使用认领了 libusb_claim_interface(hdev, interface_number); 

• 方法2：

  // detach原来的驱动 libusb_detach_kernel_driver(hdev, interface_number); // 标记这个interface已经被使用认领了 libusb_claim_interface(hdev, interface_number); 

2.7.2 函数原型

函数libusb_detach_kernel_driver原型如下：

/ \ingroup libusb_dev  * 给USB设备的接口(interface)移除驱动程序. If successful, you will then be  * 移除原来的驱动后才能"claim the interface"、执行IO操作  *  * 实际上libusb会给这个接口安装一个特殊的内核驱动,  * 所以本函数"移除驱动"是移除其他驱动，不是移除这个特殊的驱动。  * 若干这个接口已经安装了这个特殊的驱动，本函数会返回LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND.  *  * 参数:  * dev_handle - 设备句柄  * interface_number - 哪一个接口  *   * 返回值:  * 0 - 成功  * LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND - 这个接口没有安装其他驱动  * LIBUSB_ERROR_INVALID_PARAM - 没有这个接口  * LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE - 这个设备未连接  * LIBUSB_ERROR_NOT_SUPPORTED - 系统不支持此操作, 比如Windows  * 其他LIBUSB_ERROR错误码  */ int API_EXPORTED libusb_detach_kernel_driver(libusb_device_handle *dev_handle,int interface_number); 

函数libusb_claim_interface原型如下：

/ \ingroup libusb_dev  * libusb使用内核里一个特殊的驱动程序，  * libusb_claim_interface()函数就是给某个usb接口安装这个特殊的驱动程序，  * 在使用libusb的函数执行IO操作之前必须调用本函数。  *  * 你可以给"已经claim过的接口"再次调用本函数，它直接返回0。  *  * 如果这个接口的auto_detach_kernel_driver被设置为1，  * libusb_claim_interface()函数会先移除其他驱动。  *  * 本函数时纯粹的逻辑操作：只是替换接口的驱动程序而已，不会导致USB硬件传输。  *  * 参数:  * dev_handle - 句柄, 表示USB设备  * interface_number - 接口  *  * 返回值:  * 0 - 成功  * LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND - 没有这个接口  * LIBUSB_ERROR_BUSY - 其他APP或者驱动正在使用这个接口  * LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE - 设备未连接  * 其他LIBUSB_ERROR错误码  */ int API_EXPORTED libusb_claim_interface(libusb_device_handle *dev_handle,int interface_number); 

使用完 USB 设备后，在调用 libusb_close 之前，应该libusb_release_interface释放接口：

/ \ingroup libusb_dev  * 前面使用libusb_claim_interface()给接口安装了给libusb使用的特殊驱动程序,  * 使用完毕后，在调用libusb_close()关闭句柄之前，  * 可以调用libusb_release_interface()卸载特殊驱动程序  * 如果设备的auto_detach_kernel_driver为1，还会重新安装普通驱动程序  *   * 这是一个阻塞函数, 它会给USB设备发送一个请求: SET_INTERFACE control,  * 用来把接口的状态复位到第1个setting(the first alternate setting)  *  * 参数:  * dev_handle - 设备句柄  * interface_number - 哪个接口  *   * 返回值:  * 0 - 成功  * LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND - 这个接口没有被claim(没有安装特殊的驱动程序)  * LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE - 设备未连接  * 其他LIBUSB_ERROR错误码  */ int API_EXPORTED libusb_release_interface(libusb_device_handle *dev_handle,int interface_number); 

2.8 同步传输函数

2.8.1 控制传输

/ \ingroup libusb_syncio  * 启动控制传输  *  * 传输方向在bmRequestType里  * wValue,wIndex和wLength是host-endian字节序  *  * 参数:  * dev_handle - 设备句柄  * bmRequestType - setup数据包的bmRequestType域  * bRequest      - setup数据包的bRequest域  * wValue        - setup数据包的wValue域  * wIndex        - setup数据包的wIndex域  * data          - 保存数据的buffer, 可以是in、out数据  * wLength       - setup数据包的wLength域  * timeout       - 超时时间(单位ms)，就是这个函数能等待的最大时间; 0表示一直等待直到成功  *   * 返回值:  * 正整数 - 成功传输的数据的长度  * LIBUSB_ERROR_TIMEOUT - 超时  * LIBUSB_ERROR_PIPE  - 设备不支持该请求  * LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE - 设备未连接  * LIBUSB_ERROR_BUSY - 如果这个函数时在事件处理上下文(event handling context)里则返回这个错误  * LIBUSB_ERROR_INVALID_PARAM - 传输的字节超过OS或硬件的支持  * the operating system and/or hardware can support (see \ref asynclimits)  * 其他LIBUSB_ERROR错误码  */ int API_EXPORTED libusb_control_transfer(libusb_device_handle *dev_handle,  uint8_t bmRequestType, uint8_t bRequest, uint16_t wValue, uint16_t wIndex,  unsigned char *data, uint16_t wLength, unsigned int timeout); 

2.8.2 批量传输

/ \ingroup libusb_syncio  * 启动批量传输  * 传输方向在endpoint的"方向位"里表示  *  * 对于批量读，参数length表示"期望读到的数据最大长度", 实际读到的长度保存在transferred参数里  *  * 对于批量写, transferred参数表示实际发送出去的数据长度  *  * 发生超时错误时，也应该检查transferred参数。  * libusb会根据硬件的特点把数据拆分为一小段一小段地发送出去，  * 这意味着发送满某段数据后可能就发生超时错误，需要根据transferred参数判断传输了多少数据。  *  * 参数:  * dev_handle - 设备句柄  * endpoint - 端点  * data          - 保存数据的buffer, 可以是in、out数据  * length  - 对于批量写，它表示要发送的数据长度; 对于批量读，它表示"要读的数据的最大长度"  * transferred - 输出参数，表示实际传输的数据长度  * timeout       - 超时时间(单位ms)，就是这个函数能等待的最大时间; 0表示一直等待直到成功  *  * 返回值:  * 0 - 成功，根据transferred参数判断传输了多少长度的数据  * LIBUSB_ERROR_TIMEOUT - 超时, 根据transferred参数判断传输了多少长度的数据  * LIBUSB_ERROR_PIPE - 端点错误，端点被挂起了  * LIBUSB_ERROR_OVERFLOW - 溢出，设备提供的数据太多了  * LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE - 设备未连接  * LIBUSB_ERROR_BUSY - 如果这个函数时在事件处理上下文(event handling context)里则返回这个错误  * LIBUSB_ERROR_INVALID_PARAM - 传输的字节超过OS或硬件的支持  * 其他LIBUSB_ERROR错误码  */ int API_EXPORTED libusb_bulk_transfer(libusb_device_handle *dev_handle,  unsigned char endpoint, unsigned char *data, int length,  int *transferred, unsigned int timeout); 

2.8.3 中断传输

/ \ingroup libusb_syncio  * 启动中断传输  * 传输方向在endpoint的"方向位"里表示  *  * 对于中断读，参数length表示"期望读到的数据最大长度", 实际读到的长度保存在transferred参数里  *  * 对于中断写, transferred参数表示实际发送出去的数据长度，不一定能发送完全部数据。  *  * 发生超时错误时，也应该检查transferred参数。  * libusb会根据硬件的特点把数据拆分为一小段一小段地发送出去，  * 这意味着发送满某段数据后可能就发生超时错误，需要根据transferred参数判断传输了多少数据。  *  * 参数:  * dev_handle - 设备句柄  * endpoint - 端点  * data          - 保存数据的buffer, 可以是in、out数据  * length  - 对于批量写，它表示要发送的数据长度; 对于批量读，它表示"要读的数据的最大长度"  * transferred - 输出参数，表示实际传输的数据长度  * timeout       - 超时时间(单位ms)，就是这个函数能等待的最大时间; 0表示一直等待直到成功  *  * 返回值:  * 0 - 成功，根据transferred参数判断传输了多少长度的数据  * LIBUSB_ERROR_TIMEOUT - 超时, 根据transferred参数判断传输了多少长度的数据  * LIBUSB_ERROR_PIPE - 端点错误，端点被挂起了  * LIBUSB_ERROR_OVERFLOW - 溢出，设备提供的数据太多了  * LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE - 设备未连接  * LIBUSB_ERROR_BUSY - 如果这个函数时在事件处理上下文(event handling context)里则返回这个错误  * LIBUSB_ERROR_INVALID_PARAM - 传输的字节超过OS或硬件的支持  * 其他LIBUSB_ERROR错误码  */ int API_EXPORTED libusb_interrupt_transfer(libusb_device_handle *dev_handle,  unsigned char endpoint, unsigned char *data, int length,  int *transferred, unsigned int timeout); 

2.9 异步传输函数

2.9.1 使用步骤

使用 libusb 的异步函数时，有如下步骤：

• 分配：分配一个libusb_transfer结构体
• 填充：填充libusb_transfer结构体，比如想访问哪个 endpoint、数据 buffer、长度等等
• 提交：提交libusb_transfer结构体启动传输
• 处理事件：检查传输的结果，调用libusb_transfer结构体的回调函数
• 释放：释放资源，比如释放libusb_transfer结构体

2.9.2 分配 transfer 结构体

/ \ingroup libusb_asyncio  * 分配一个libusb_transfer结构体，  * 如果iso_packets不为0，还会分配iso_packets个libusb_iso_packet_descriptor结构体  * 使用完毕后需要调用libusb_free_transfer()函数释放掉  *  * 对于控制传输、批量传输、中断传输，iso_packets参数需要设置为0  *  * 对于实时传输，需要指定iso_packets参数，  * 这个函数会一起分配iso_packets个libusb_iso_packet_descriptor结构体。  * 这个函数返回的libusb_transfer结构体并未初始化，  * 你还需要初始化它的这些成员:  *   libusb_transfer::num_iso_packets  *   libusb_transfer::type  *  * 你可以指定iso_packets参数，意图给实时传输分配结构体，  * 但是你可以把这个结构题用于其他类型的传输，  * 在这种情况下，只要确保num_iso_packets为0就可以。  *  * 参数:  * iso_packets - 分配多少个isochronous packet descriptors to allocate  *  * 返回值:  * 返回一个libusb_transfer结构体或NULL  */ DEFAULT_VISIBILITY struct libusb_transfer * LIBUSB_CALL libusb_alloc_transfer(int iso_packets); 

2.9.3 填充控制传输

/ \ingroup libusb_asyncio  * 构造控制传输结构体  *  * 如果你传入buffer参数，那么buffer的前面8字节会被当做"control setup packet"来解析，  * buffer的最后2字节表示wLength，它也会被用来设置libusb_transfer::length  * 所以，建议使用流程如下:  * 1. 分配buffer，这个buffer的前面8字节对应"control setup packet"，后面的空间可以用来保存其他数据  * 2. 设置"control setup packet"，通过调用libusb_fill_control_setup()函数来设置  * 3. 如果是要把数据发送个设备，把要发送的数据放在buffer的后面(从buffer[8]开始放)  * 4. 调用libusb_fill_bulk_transfer  * 5. 提交传输: 调用libusb_submit_transfer()  *  * 也可以让buffer参数为NULL，  * 这种情况下libusb_transfer::length就不会被设置,  * 需要手工去设置ibusb_transfer::buffer、ibusb_transfer::length  *  * 参数:  * transfer - 要设置的libusb_transfer结构体  * dev_handle - 设备句柄  * buffer - 数据buffer，如果不是NULL的话，它前面8直接会被当做"control setup packet"来处理，  *          也会从buffer[6], buffer[7]把length提取出来，用来设置libusb_transfer::length  *           这个buffer必须是2字节对齐  * callback - 传输完成时的回调函数  * user_data - 传给回调函数的参数  * timeout - 超时时间(单位: ms)  */ static inline void libusb_fill_control_transfer(  struct libusb_transfer *transfer, libusb_device_handle *dev_handle,  unsigned char *buffer, libusb_transfer_cb_fn callback, void *user_data,  unsigned int timeout); 

2.9.4 填充批量传输

/ \ingroup libusb_asyncio  * 构造批量传输结构体  *  * 参数:  * transfer - 要设置的libusb_transfer结构体  * dev_handle - 设备句柄  * endpoint - 端点  * buffer - 数据buffer  * length - buffer的数据长度  * callback - 传输完成时的回调函数  * user_data - 传给回调函数的参数  * timeout - 超时时间(单位: ms)  */ static inline void libusb_fill_bulk_transfer(struct libusb_transfer *transfer,  libusb_device_handle *dev_handle, unsigned char endpoint,  unsigned char *buffer, int length, libusb_transfer_cb_fn callback,  void *user_data, unsigned int timeout); 

2.9.5 填充中断传输

/ \ingroup libusb_asyncio  * 构造中断传输结构体  *  * 参数:  * transfer - 要设置的libusb_transfer结构体  * dev_handle - 设备句柄  * endpoint - 端点  * buffer - 数据buffer  * length - buffer的数据长度  * callback - 传输完成时的回调函数  * user_data - 传给回调函数的参数  * timeout - 超时时间(单位: ms)  */ static inline void libusb_fill_interrupt_transfer(  struct libusb_transfer *transfer, libusb_device_handle *dev_handle,  unsigned char endpoint, unsigned char *buffer, int length,  libusb_transfer_cb_fn callback, void *user_data, unsigned int timeout); 

2.9.6 填充实时传输

/ \ingroup libusb_asyncio  * 构造实时传输结构体  *  * 参数:  * transfer - 要设置的libusb_transfer结构体  * dev_handle - 设备句柄  * endpoint - 端点  * buffer - 数据buffer  * length - buffer的数据长度  * num_iso_packets - 实时传输包的个数  * callback - 传输完成时的回调函数  * user_data - 传给回调函数的参数  * timeout - 超时时间(单位: ms)  */ static inline void libusb_fill_iso_transfer(struct libusb_transfer *transfer,  libusb_device_handle *dev_handle, unsigned char endpoint,  unsigned char *buffer, int length, int num_iso_packets,  libusb_transfer_cb_fn callback, void *user_data, unsigned int timeout); 

2.9.7 提交传输

/ \ingroup libusb_asyncio  * 提交传输Submit，这个函数会启动传输，然后立刻返回  *  * 参数:  * transfer - 要传输的libusb_transfer结构体  *  * 返回值:  * 0 - 成功  * LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE - 设备未连接  * LIBUSB_ERROR_BUSY - 这个传输已经提交过了  * LIBUSB_ERROR_NOT_SUPPORTED - 不支持这个传输  * LIBUSB_ERROR_INVALID_PARAM - 传输的字节超过OS或硬件的支持  * 其他LIBUSB_ERROR错误码  */ int API_EXPORTED libusb_submit_transfer(struct libusb_transfer *transfer); 

2.9.8 处理事件

有 4 个函数，其中 2 个没有completed后缀的函数过时了：

/ \ingroup libusb_poll  * 处理任何"pengding的事件"  *  * 使用异步传输函数时，提交的tranfer结构体后就返回了。  * 可以使用本函数处理这些传输的返回结果。  *  * 如果timeval参数为0，本函数会处理"当前、已经pending的事件"，然后马上返回。  *  * 如果timeval参数不为0，并且当前没有待处理的事件，本函数会阻塞以等待事件，直到超时。  * 在等待过程中，如果事件发生了、或者得到了信号(signal)，那么这个函数会提前返回。  *  * completed参数用来避免竞争，如果它不为NULL:  * 本函数获得"event handling lock"后，会判断completed指向的数值，  * 如果这个数值非0(表示别的线程已经处理了、已经completed了)，  * 则本函数会立刻返回(既然都completed了，当然无需再处理)  *  * 参数:  * ctx - context(如果传入NULL则使用默认context)  * tv - 等待事件的最大时间，0表示不等待  * completed - 指针，可以传入NULL  *  * 返回值:  * 0 - 成功  * LIBUSB_ERROR_INVALID_PARAM - timeval参数无效  * 其他LIBUSB_ERROR错误码  */ int API_EXPORTED libusb_handle_events_timeout_completed(libusb_context *ctx,  struct timeval *tv, int *completed); / \ingroup libusb_poll  * 处理任何"pengding的事件"  *  * 跟libusb_handle_events_timeout_completed()类似,  * 就是调用"libusb_handle_events_timeout_completed(ctx, tv, NULL);"  * 最后的completed参数为NULL。  *  * 这个函数只是为了保持向后兼容，新的代码建议使用libusb_handle_events_completed()或  * libusb_handle_events_timeout_completed()，  * 这2个新函数可以处理竞争。  *  * 参数:  * ctx - context(如果传入NULL则使用默认context)  * tv - 等待事件的最大时间，0表示不等待  *  * 返回值:  * 0 - 成功  * LIBUSB_ERROR_INVALID_PARAM - timeval参数无效  * 其他LIBUSB_ERROR错误码  */ int API_EXPORTED libusb_handle_events_timeout(libusb_context *ctx,struct timeval *tv); / \ingroup libusb_poll  * 处理任何"pengding的事件"，以阻塞方式处理(blocking mode)  *  * 本函数的内部实现就是调用: libusb_handle_events_timeout_completed(ctx, &tv, completed);  * 超时时间设置为60秒  *  * 参数:  * ctx - context(如果传入NULL则使用默认context)  * completed - 指针，可以传入NULL  *  * 返回值:  * 0 - 成功  * LIBUSB_ERROR_INVALID_PARAM - timeval参数无效  * 其他LIBUSB_ERROR错误码  */ int API_EXPORTED libusb_handle_events_completed(libusb_context *ctx,int *completed); / \ingroup libusb_poll  * 处理任何"pengding的事件"，以阻塞方式处理(blocking mode)  *  * 本函数的内部实现就是调用: libusb_handle_events_timeout_completed(ctx, &tv, NULL);  * 超时时间设置为60秒  *  * 这个函数只是为了保持向后兼容，新的代码建议使用libusb_handle_events_completed()或  * libusb_handle_events_timeout_completed()，  * 这2个新函数可以处理竞争。  *   * 参数:  * ctx - context(如果传入NULL则使用默认context)  *  * 返回值:  * 0 - 成功  * LIBUSB_ERROR_INVALID_PARAM - timeval参数无效  * 其他LIBUSB_ERROR错误码  */ int API_EXPORTED libusb_handle_events(libusb_context *ctx); 

2.9.9 释放 transfer 结构体

传输完毕，需要释放 libusb_transfer 结构体，如果要重复利用这个结构体则无需释放。

/ \ingroup libusb_asyncio  * 释放libusb_transfer结构体  * 前面使用libusb_alloc_transfer()分配的结构体，要使用本函数来释放。  *  * 如果libusb_transfer::flags的LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER位非0，  * 那么会使用free()函数释放ibusb_transfer::buffer  *   * 不能使用本函数释放一个活动的传输结构体(active, 已经提交尚未结束)  *   */ void API_EXPORTED libusb_free_transfer(struct libusb_transfer *transfer); 

3. 使用示例

在 libusb 源码的 examples 目录下有示例程序，我们也有一些真实的案列。

3.1 dnw 工具

dnw 是 s3c2440 时代的工具，使用它可以从 PC 给开发板传输文件。它的核心源码如下，使用同步接口进行数据传输：

 /* open the device using libusb */  status = libusb_init(NULL);  if (status < 0) {   printf("libusb_init() failed: %s\n", libusb_error_name(status));   return -1;  }  hdev = libusb_open_device_with_vid_pid(NULL, (uint16_t)DNW_DEVICE_IDVENDOR, (uint16_t)DNW_DEVICE_IDPRODUCT);  if (hdev == NULL) {   printf("libusb_open() failed\n");   goto err3;  }  /* We need to claim the first interface */  libusb_set_auto_detach_kernel_driver(hdev, 1);  status = libusb_claim_interface(hdev, 0);  if (status != LIBUSB_SUCCESS) {   libusb_close(hdev);   printf("libusb_claim_interface failed: %s\n", libusb_error_name(status));   goto err2;  }  ret =  libusb_bulk_transfer(hdev, 0x03, buf, num_write, &transferred, 3000); 

3.2 openocd

openocd 是一个开源的 USB JTAG 调试软件，它也是使用 libusb，涉及 USB 的操作代码如下。

3.2.1 找到设备

static int cmsis_dap_usb_open(struct cmsis_dap *dap, uint16_t vids[], uint16_t pids[], const char *serial) {  int err;  struct libusb_context *ctx;  struct libusb_device device_list;  err = libusb_init(&ctx);  if (err) {   LOG_ERROR("libusb initialization failed: %s", libusb_strerror(err));   return ERROR_FAIL;  }  int num_devices = libusb_get_device_list(ctx, &device_list);  if (num_devices < 0) {   LOG_ERROR("could not enumerate USB devices: %s", libusb_strerror(num_devices));   libusb_exit(ctx);   return ERROR_FAIL;  }  for (int i = 0; i < num_devices; i++) {   struct libusb_device *dev = device_list[i];   struct libusb_device_descriptor dev_desc;   err = libusb_get_device_descriptor(dev, &dev_desc);   if (err) {    LOG_ERROR("could not get device descriptor for device %d: %s", i, libusb_strerror(err));    continue;   }   /* Match VID/PID */   bool id_match = false;   bool id_filter = vids[0] || pids[0];   for (int id = 0; vids[id] || pids[id]; id++) {    id_match = !vids[id] || dev_desc.idVendor == vids[id];    id_match &= !pids[id] || dev_desc.idProduct == pids[id];    if (id_match)     break;   }   if (id_filter && !id_match)    continue;   /* Don't continue if we asked for a serial number and the device doesn't have one */   if (dev_desc.iSerialNumber == 0 && serial && serial[0])    continue;   struct libusb_device_handle *dev_handle = NULL;   err = libusb_open(dev, &dev_handle);   if (err) {    /* It's to be expected that most USB devices can't be opened     * so only report an error if it was explicitly selected     */    if (id_filter) {     LOG_ERROR("could not open device 0x%04x:0x%04x: %s",       dev_desc.idVendor, dev_desc.idProduct, libusb_strerror(err));    } else {     LOG_DEBUG("could not open device 0x%04x:0x%04x: %s",       dev_desc.idVendor, dev_desc.idProduct, libusb_strerror(err));    }    continue;   }   /* Match serial number */   bool serial_match = false;   char dev_serial[256] = {0};   if (dev_desc.iSerialNumber > 0) {    err = libusb_get_string_descriptor_ascii(      dev_handle, dev_desc.iSerialNumber,      (uint8_t *)dev_serial, sizeof(dev_serial));    if (err < 0) {     const char *msg = "could not read serial number for device 0x%04x:0x%04x: %s";     if (serial)      LOG_WARNING(msg, dev_desc.idVendor, dev_desc.idProduct,         libusb_strerror(err));     else      LOG_DEBUG(msg, dev_desc.idVendor, dev_desc.idProduct,         libusb_strerror(err));    } else if (serial && strncmp(dev_serial, serial, sizeof(dev_serial)) == 0) {     serial_match = true;    }   }   if (serial && !serial_match) {    libusb_close(dev_handle);    continue;   }   /* Find the CMSIS-DAP string in product string */   bool cmsis_dap_in_product_str = false;   char product_string[256] = {0};   if (dev_desc.iProduct > 0) {    err = libusb_get_string_descriptor_ascii(      dev_handle, dev_desc.iProduct,      (uint8_t *)product_string, sizeof(product_string));    if (err < 0) {     LOG_WARNING("could not read product string for device 0x%04x:0x%04x: %s",       dev_desc.idVendor, dev_desc.idProduct, libusb_strerror(err));    } else if (strstr(product_string, "CMSIS-DAP")) {     LOG_DEBUG("found product string of 0x%04x:0x%04x '%s'",         dev_desc.idVendor, dev_desc.idProduct, product_string);     cmsis_dap_in_product_str = true;    }   }   bool device_identified_reliably = cmsis_dap_in_product_str            || serial_match || id_match;   /* Find the CMSIS-DAP interface */   for (int config = 0; config < dev_desc.bNumConfigurations; config++) {    struct libusb_config_descriptor *config_desc;    err = libusb_get_config_descriptor(dev, config, &config_desc);    if (err) {     LOG_ERROR("could not get configuration descriptor %d for device 0x%04x:0x%04x: %s",       config, dev_desc.idVendor, dev_desc.idProduct, libusb_strerror(err));     continue;    }    LOG_DEBUG("enumerating interfaces of 0x%04x:0x%04x",        dev_desc.idVendor, dev_desc.idProduct);    int config_num = config_desc->bConfigurationValue;    const struct libusb_interface_descriptor *intf_desc_candidate = NULL;    const struct libusb_interface_descriptor *intf_desc_found = NULL;    for (int interface = 0; interface < config_desc->bNumInterfaces; interface++) {     const struct libusb_interface_descriptor *intf_desc = &config_desc->interface[interface].altsetting[0];     int interface_num = intf_desc->bInterfaceNumber;     /* Skip this interface if another one was requested explicitly */     if (cmsis_dap_usb_interface != -1 && cmsis_dap_usb_interface != interface_num)      continue;     /* CMSIS-DAP v2 spec says:      *      * CMSIS-DAP with default V2 configuration uses WinUSB and is therefore faster.      * Optionally support for streaming SWO trace is provided via an additional USB endpoint.      *      * The WinUSB configuration requires custom class support with the interface setting      *     Class Code: 0xFF (Vendor specific)      *     Subclass: 0x00      *     Protocol code: 0x00      *      * Depending on the configuration it uses the following USB endpoints which should be configured      * in the interface descriptor in this order:      *  - Endpoint 1: Bulk Out – used for commands received from host PC.      *  - Endpoint 2: Bulk In – used for responses send to host PC.      *  - Endpoint 3: Bulk In (optional) – used for streaming SWO trace (if enabled with SWO_STREAM).      */     /* Search for "CMSIS-DAP" in the interface string */     bool cmsis_dap_in_interface_str = false;     if (intf_desc->iInterface != 0) {      char interface_str[256] = {0};      err = libusb_get_string_descriptor_ascii(        dev_handle, intf_desc->iInterface,        (uint8_t *)interface_str, sizeof(interface_str));      if (err < 0) {       LOG_DEBUG("could not read interface string %d for device 0x%04x:0x%04x: %s",           intf_desc->iInterface,           dev_desc.idVendor, dev_desc.idProduct,           libusb_strerror(err));      } else if (strstr(interface_str, "CMSIS-DAP")) {       cmsis_dap_in_interface_str = true;       LOG_DEBUG("found interface %d string '%s'",           interface_num, interface_str);      }     }     /* Bypass the following check if this interface was explicitly requested. */     if (cmsis_dap_usb_interface == -1) {      if (!cmsis_dap_in_product_str && !cmsis_dap_in_interface_str)       continue;     }     /* check endpoints */     if (intf_desc->bNumEndpoints < 2) {      LOG_DEBUG("skipping interface %d, has only %d endpoints",          interface_num, intf_desc->bNumEndpoints);      continue;     }     if ((intf_desc->endpoint[0].bmAttributes & 3) != LIBUSB_TRANSFER_TYPE_BULK ||       (intf_desc->endpoint[0].bEndpointAddress & 0x80) != LIBUSB_ENDPOINT_OUT) {      LOG_DEBUG("skipping interface %d, endpoint[0] is not bulk out",          interface_num);      continue;     }     if ((intf_desc->endpoint[1].bmAttributes & 3) != LIBUSB_TRANSFER_TYPE_BULK ||       (intf_desc->endpoint[1].bEndpointAddress & 0x80) != LIBUSB_ENDPOINT_IN) {      LOG_DEBUG("skipping interface %d, endpoint[1] is not bulk in",          interface_num);      continue;     }     /* We can rely on the interface is really CMSIS-DAP if      * - we've seen CMSIS-DAP in the interface string      * - config asked explicitly for an interface number      * - the device has only one interface      * The later two cases should be honored only if we know      * we are on the right device */     bool intf_identified_reliably = cmsis_dap_in_interface_str        || (device_identified_reliably &&          (cmsis_dap_usb_interface != -1           || config_desc->bNumInterfaces == 1));     if (intf_desc->bInterfaceClass != LIBUSB_CLASS_VENDOR_SPEC ||       intf_desc->bInterfaceSubClass != 0 || intf_desc->bInterfaceProtocol != 0) {      /* If the interface is reliably identified       * then we need not insist on setting USB class, subclass and protocol       * exactly as the specification requires.       * At least KitProg3 uses class 0 contrary to the specification */      if (intf_identified_reliably) {       LOG_WARNING("Using CMSIS-DAPv2 interface %d with wrong class %" PRId8           " subclass %" PRId8 " or protocol %" PRId8,           interface_num,           intf_desc->bInterfaceClass,           intf_desc->bInterfaceSubClass,           intf_desc->bInterfaceProtocol);      } else {       LOG_DEBUG("skipping interface %d, class %" PRId8           " subclass %" PRId8 " protocol %" PRId8,           interface_num,           intf_desc->bInterfaceClass,           intf_desc->bInterfaceSubClass,           intf_desc->bInterfaceProtocol);       continue;      }     }     if (intf_identified_reliably) {      /* That's the one! */      intf_desc_found = intf_desc;      break;     }     if (!intf_desc_candidate && device_identified_reliably) {      /* This interface looks suitable for CMSIS-DAP. Store the pointer to it       * and keep searching for another one with CMSIS-DAP in interface string */      intf_desc_candidate = intf_desc;     }    }    if (!intf_desc_found) {     /* We were not able to identify reliably which interface is CMSIS-DAP.      * Let's use the first suitable if we found one */     intf_desc_found = intf_desc_candidate;    }    if (!intf_desc_found) {     libusb_free_config_descriptor(config_desc);     continue;    }    /* We've chosen an interface, connect to it */    int interface_num = intf_desc_found->bInterfaceNumber;    int packet_size = intf_desc_found->endpoint[0].wMaxPacketSize;    int ep_out = intf_desc_found->endpoint[0].bEndpointAddress;    int ep_in = intf_desc_found->endpoint[1].bEndpointAddress;    libusb_free_config_descriptor(config_desc);    libusb_free_device_list(device_list, true);    LOG_INFO("Using CMSIS-DAPv2 interface with VID:PID=0x%04x:0x%04x, serial=%s",      dev_desc.idVendor, dev_desc.idProduct, dev_serial);    int current_config;    err = libusb_get_configuration(dev_handle, &current_config);    if (err) {     LOG_ERROR("could not find current configuration: %s", libusb_strerror(err));     libusb_close(dev_handle);     libusb_exit(ctx);     return ERROR_FAIL;    }    if (config_num != current_config) {     err = libusb_set_configuration(dev_handle, config_num);     if (err) {      LOG_ERROR("could not set configuration: %s", libusb_strerror(err));      libusb_close(dev_handle);      libusb_exit(ctx);      return ERROR_FAIL;     }    }    err = libusb_claim_interface(dev_handle, interface_num);    if (err)     LOG_WARNING("could not claim interface: %s", libusb_strerror(err));    dap->bdata = malloc(sizeof(struct cmsis_dap_backend_data));    if (!dap->bdata) {     LOG_ERROR("unable to allocate memory");     libusb_release_interface(dev_handle, interface_num);     libusb_close(dev_handle);     libusb_exit(ctx);     return ERROR_FAIL;    }    dap->packet_size = packet_size;    dap->packet_buffer_size = packet_size;    dap->bdata->usb_ctx = ctx;    dap->bdata->dev_handle = dev_handle;    dap->bdata->ep_out = ep_out;    dap->bdata->ep_in = ep_in;    dap->bdata->interface = interface_num;    dap->packet_buffer = malloc(dap->packet_buffer_size);    if (!dap->packet_buffer) {     LOG_ERROR("unable to allocate memory");     cmsis_dap_usb_close(dap);     return ERROR_FAIL;    }    dap->command = dap->packet_buffer;    dap->response = dap->packet_buffer;    return ERROR_OK;   }   libusb_close(dev_handle);  }  libusb_free_device_list(device_list, true);  libusb_exit(ctx);  return ERROR_FAIL; } 

3.2.2 读写数据

static int cmsis_dap_usb_read(struct cmsis_dap *dap, int timeout_ms) {  int transferred = 0;  int err;  err = libusb_bulk_transfer(dap->bdata->dev_handle, dap->bdata->ep_in,        dap->packet_buffer, dap->packet_size, &transferred, timeout_ms);  if (err) {   if (err == LIBUSB_ERROR_TIMEOUT) {    return ERROR_TIMEOUT_REACHED;   } else {    LOG_ERROR("error reading data: %s", libusb_strerror(err));    return ERROR_FAIL;   }  }  memset(&dap->packet_buffer[transferred], 0, dap->packet_buffer_size - transferred);  return transferred; } static int cmsis_dap_usb_write(struct cmsis_dap *dap, int txlen, int timeout_ms) {  int transferred = 0;  int err;  /* skip the first byte that is only used by the HID backend */  err = libusb_bulk_transfer(dap->bdata->dev_handle, dap->bdata->ep_out,        dap->packet_buffer, txlen, &transferred, timeout_ms);  if (err) {   if (err == LIBUSB_ERROR_TIMEOUT) {    return ERROR_TIMEOUT_REACHED;   } else {    LOG_ERROR("error writing data: %s", libusb_strerror(err));    return ERROR_FAIL;   }  }  return transferred; }