从零开始:Linux USB 驱动开发详细实战步骤

适用于：Linux 内核 >= 5.x，支持 USB host 的 x86 / ARM 设备，适配 USB 通用 HID/批量传输设备。

实战目标：编写一个可识别 USB 设备并与其通信的 Linux 驱动模块。

一、基础准备

1. 环境依赖

• Ubuntu / Debian / CentOS 等主流 Linux 系统
• 已安装内核开发工具包（linux-headers-$(uname -r)）
• 编译工具链：gcc、make
• 支持 USB 的目标设备或虚拟机
• 一个 USB 设备（如 U 盘、HID 外设等）

2. 关键知识

• USB 协议基础（HID / bulk / interrupt / control）
• Linux 驱动开发框架：模块加载、热插拔机制
• 内核 API：usb_register_driver()、usb_alloc_urb() 等

二、驱动架构理解

Linux 中的 USB 驱动基于 usb_driver 结构进行注册，使用 probe() 与 disconnect() 处理设备插拔。

struct usb_driver {

const char *name;

int (*probe)(struct usb_interface *, const struct usb_device_id *);

void (*disconnect)(struct usb_interface *);

const struct usb_device_id *id_table;

struct device_driver driver;

};

三、实战开发：编写 USB 驱动

1. 创建驱动目录与 Makefile

mkdir usb_driver_demo && cd usb_driver_demo

touch usb_drv.c Makefile

Makefile 内容：

obj-m += usb_drv.o

KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build

PWD := $(shell pwd)

all:

make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

clean:

make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean

2. 编写驱动源码（usb_drv.c）

#include <linux/module.h>

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/usb.h>

#define USB_VENDOR_ID 0xXXXX // 替换为你的设备 VID

#define USB_PRODUCT_ID 0xYYYY // 替换为你的设备 PID

static struct usb_device_id usb_table[] = {

{ USB_DEVICE(USB_VENDOR_ID, USB_PRODUCT_ID) },

{} // 终止

};

MODULE_DEVICE_TABLE(usb, usb_table);

static int usb_drv_probe(struct usb_interface *interface,

const struct usb_device_id *id)

{

printk(KERN_INFO "[USB_DRV] USB device plugged in.\n");

return 0;

}

static void usb_drv_disconnect(struct usb_interface *interface)

{

printk(KERN_INFO "[USB_DRV] USB device removed.\n");

}

static struct usb_driver usb_drv = {

.name = "usb_simple_driver",

.id_table = usb_table,

.probe = usb_drv_probe,

.disconnect = usb_drv_disconnect,

};

static int __init usb_drv_init(void)

{

return usb_register(&usb_drv);

}

static void __exit usb_drv_exit(void)

{

usb_deregister(&usb_drv);

}

module_init(usb_drv_init);

module_exit(usb_drv_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

MODULE_AUTHOR("YourName");

MODULE_DESCRIPTION("A simple USB driver example");

四、查看 USB 设备 ID

在终端中插入你的 USB 设备后执行：

lsusb

样例输出：

Bus 001 Device 007: ID 046d:c534 Logitech, Inc. Unifying Receiver

将 046d（VID）与 c534（PID）填写进源码中。

五、驱动编译与加载

make

sudo insmod usb_drv.ko

dmesg | tail

输出示例：

[USB_DRV] USB device plugged in.

拔出设备时输出：

[USB_DRV] USB device removed.

六、增强功能（可选进阶）

1. 读取配置描述符：
2. 使用 usb_control_msg() 发送 GET_DESCRIPTOR 请求。
3. 传输数据（Bulk/HID）：
4. 利用 usb_bulk_msg() 或 usb_interrupt_msg() 进行读写通信。
5. 异步传输：
6. 使用 usb_alloc_urb()、usb_submit_urb()、usb_kill_urb() 等进行 URB 操作。

七、卸载驱动

sudo rmmod usb_drv

make clean

八、总结与建议

九、参考资料

• Linux Kernel 文档：USB subsystem
• 《Linux 设备驱动开发详解（第3版）》
• USB Made Simple