Linux 内核学习笔记

Appearance

Gadget UDC bind 与 connect ​

层：UDC core（drivers/usb/gadget/udc/core.c）
内核：Linux 5.4 源码（dwc2 dual-role 平台对照）；路径与 Linux 6.8 同源，差异处另行注明
关联：Gadget 子系统概览 · Configfs 组装分析 · DWC2 接口总览 · Gadget CDC ACM 串口实践
说明：gadget_ops / ep_ops 实现见 DWC2 接口总览；configfs 组装见 Configfs 组装分析 §5

目录 ​

1. 本文要回答 ​

UDC 核心层是 硬件控制器（usb_gadget）与 功能驱动（usb_gadget_driver）之间的 唯一官方配对点：

  • boot 时 usb_add_gadget_udc() 做了什么？
  • echo UDC 如何触发 udc_bind_to_driver()？
  • bind 链上 四步 各自职责？
  • probe 顺序无关 如何实现？
  • configfs pullup 与 role-switch / soft_connect 如何叠加？

2. 关键对象（L3 专用） ​

对象谁创建回答的问题
struct usb_gadgetUDC 驱动（dwc2 dwc2_gadget_init）这块硬件有哪些 EP、速度？
struct usb_udcusb_add_gadget_udc()内核如何管理、sysfs 暴露、绑定 driver？
struct usb_gadget_driverconfigfs / legacy这块硬件 扮演什么 USB 设备？
get_gadget_data(gadget)bind 时 set_gadget_data指向 usb_composite_dev（在 configfs bind 里设置）

关系：

text
usb_udc  ──1:1──► usb_gadget
usb_gadget_driver  ──绑定到──► usb_udc（同时 udc->driver = driver）
configfs bind 后：get_gadget_data(gadget) → &gi->cdev

struct usb_udc 定义于 drivers/usb/gadget/udc/core.c（非公开头文件）；用户可见为 /sys/class/udc/<name>。

3. boot：注册 UDC（无功能、通常无 pullup） ​

dwc2_gadget_init() 末尾调用 usb_add_gadget_udc(dev, &hsotg->gadget)（dwc2 probe 路径见 Gadget 子系统概览 §4.1）。

usb_add_gadget_udc_release()（udc/core.c）核心动作：

步骤动作
1初始化 gadget->dev，INIT_WORK(&gadget->work, usb_gadget_state_work)
2kzalloc(usb_udc)，udc->gadget = gadget，gadget->udc = udc
3dev_set_name(&udc->dev, "%s", kobject_name(&parent->kobj)) → UDC 名（如 xxxx.usb-otg）
4list_add_tail(&udc->list, &udc_list)
5device_add(&udc->dev) → /sys/class/udc/ 出现
6usb_gadget_set_state(NOTATTACHED)；udc->vbus = true
7check_pending_gadget_drivers(udc) — 若已有 pending 驱动则立即 bind

此时：有 UDC sysfs 节点，无 composite 内容，无 configfs bind。

4. echo UDC 完整调用链 ​

4.1 configfs 入口 ​

写 /sys/kernel/config/usb_gadget/.../UDC → gadget_dev_desc_UDC_store()（configfs.c）：

c
gi->composite.gadget_driver.udc_name = name;   /* kstrdup */
ret = usb_gadget_probe_driver(&gi->composite.gadget_driver);

gi->composite.gadget_driver 来自模板 configfs_driver_template（bind = configfs_composite_bind，setup = configfs_composite_setup）。

4.2 usb_gadget_probe_driver() ​

条件行为
driver->udc_name 匹配且该 UDC 空闲udc_bind_to_driver(udc, driver)
指定 UDC 已被占用-EBUSY
无匹配 UDC加入 gadget_driver_pending_list，返回 0

configfs 总是设置 udc_name，故走 按名匹配 路径。

4.3 udc_bind_to_driver() — 框架层 bind 链 ​

c
udc->driver = driver;
udc->dev.driver = &driver->driver;
udc->gadget->dev.driver = &driver->driver;

usb_gadget_udc_set_speed(udc, driver->max_speed);

ret = driver->bind(udc->gadget, driver);      /* ① configfs_composite_bind */
if (ret) goto err;

ret = usb_gadget_udc_start(udc);              /* ② dwc2 udc_start */
if (ret) { driver->unbind(...); goto err; }

usb_udc_connect_control(udc);                /* ③ pullup 决策 */
步骤函数L3 语义下层
①gadget_driver->bind装配 cdev、字符串、functionConfigfs 组装分析 §5
②usb_gadget_udc_start启动 UDC 硬件侧 gadget 模式DWC2 接口总览 §3.2 udc_start
③usb_udc_connect_control若 udc->vbus 则 pullupusb_gadget_connect → DWC2 接口总览 §3.2 pullup

注意：composite->bind（usb_composite_driver 层）在 configfs 下为 configfs_do_nothing，不被调用；组装全在 ① 完成。两层 bind 对比见 Configfs 组装分析 §4。

4.4 usb_udc_connect_control() ​

c
if (udc->vbus)
    usb_gadget_connect(udc->gadget);
else
    usb_gadget_disconnect(udc->gadget);

usb_add_gadget_udc 时默认 udc->vbus = true，故 bind 成功后会 usb_gadget_connect() → gadget->ops->pullup(gadget, 1)（dwc2 清 DCTL.SFTDISCON）。

5. probe 顺序无关：pending 列表 ​

全局链表：gadget_driver_pending_list（udc/core.c）。

谁先行为
驱动先（echo UDC 时 UDC 未注册）usb_gadget_probe_driver → list_add_tail(&driver->pending, ...)
UDC 后（usb_add_gadget_udc）check_pending_gadget_drivers(udc) → 匹配 udc_name → udc_bind_to_driver
UDC 删除 且仍有 driverusb_del_gadget_udc → unbind 后 driver 重新入 pending

check_pending_gadget_drivers() 逻辑：遍历 pending，若 !driver->udc_name 或名字匹配当前 UDC，则 bind 并从 pending 删除。

6. 解绑：echo "" > UDC ​

gadget_dev_desc_UDC_store 空字符串 → unregister_gadget(gi) → usb_gadget_unregister_driver()：

  • 在 udc_list 中找到 udc->driver == driver
  • usb_gadget_remove_driver(udc)：disconnect → unbind → udc_stop
  • 状态置 USB_STATE_NOTATTACHED
  • 可能 check_pending_gadget_drivers 让其他 pending 驱动绑定空闲 UDC

7. 多个 pullup / connect 入口（勿混） ​

入口触发层次典型场景
udc_bind_to_driver 末尾echo UDCL3 → dwc2 pullupconfigfs 启用 gadget
soft_connect sysfsecho connect > .../soft_connectL3 直接 usb_gadget_connect调试；dwc2 soft_connect（待迁入）
role-switchType-C UFPdrd.c → dwc2_hsotg_core_connectOTG 会话（待迁入）
usb_udc_vbus_handlerPHY/VBUS 变化更新 udc->vbus 再 connect_control部分平台

它们 可叠加：例如 Type-C 已 DEVICE + configfs bind，pullup 可能已由 role-switch 建立；udc_bind_to_driver 仍会再调 usb_udc_connect_control。

框架语义：L3 只认 usb_gadget_connect/disconnect；寄存器细节在 UDC 驱动层。

8. gadget_driver 运行时回调（bind 之后） ​

回调configfs 实现何时
setupconfigfs_composite_setup → composite_setupHost EP0；见 Composite EP0 枚举
disconnect / resetconfigfs_composite_disconnect拔线、总线复位
suspend / resumeconfigfs_composite_*USB 挂起/恢复
unbindconfigfs_composite_unbindecho "" > UDC

dwc2 EP0 中断最终调 hsotg->driver->setup()（DWC2 接口总览 §4.2；EP0 阶段机待迁入）。上层见 Configfs 组装分析 §4、Composite EP0 枚举 §2。

9. 与锚点的对应 ​

锚点L3 层发生的事
T0无 UDC bind；仅 configfs 填 gi->cdev
T1usb_gadget_probe_driver → udc_bind_to_driver 完整链 → pullup
T2不在 L3；Host SET_CONFIGURATION 在 composite 层

T1 之后 Host 可以 开始枚举（读描述符）；T2 之后 ACM 数据面 才通（见 ACM Function 路径 · Gadget CDC ACM 串口实践）。

10. 源码索引 ​

函数文件行号约
usb_add_gadget_udc_releaseudc/core.c1174
check_pending_gadget_driversudc/core.c1147
udc_bind_to_driverudc/core.c1345
usb_gadget_probe_driverudc/core.c1380
usb_gadget_unregister_driverudc/core.c1425
usb_udc_connect_controludc/core.c1022
usb_gadget_connectudc/core.c667
soft_connect_storeudc/core.c1474
gadget_dev_desc_UDC_storeconfigfs.c256
configfs_composite_bindconfigfs.c1236

11. 关联文档 ​

文档内容
Gadget 子系统概览四层架构、两阶段生命周期、pending 列表
Configfs 组装分析echo UDC 时 finalize 描述符；两层 bind
DWC2 接口总览udc_start、pullup、setup 的 dwc2 实现
Gadget CDC ACM 串口实践脚本实操与 Host 侧验证
Composite EP0 枚举composite_setup 与 Host 标准请求
ACM Function 路径acm_set_alt、gserial_connect
dwc2 soft_connect / role-switch（待迁入）调试 pullup 与 OTG 切换（pullup 语义见 DWC2 接口总览 §3.2）

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