Linux USB调试

USB设备是linux常用设备，以下是针对USB设备协议分析、数据抓取和常见问题调试方法

设备识别与基础信息

  • 查看USB设备树
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lsusb

输出示例：

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Bus 001 Device 004: ID 2a63:0001
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
Bus 002 Device 003: ID 0e0f:0002 VMware, Inc. Virtual USB Hub
Bus 002 Device 002: ID 0e0f:0003 VMware, Inc. Virtual Mouse
Bus 002 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub

如 Bus 001 Device 004: ID 2a63:0001
Bus 001 : 指明设备连接到哪条总线
Device 004 : 表明这是连接到总线上的第二台设备
ID : 设备的ID
Linux Foundation 2.0 root hub :生产商名字和设备名

  • 查看详细设备描述符
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usb-devices

输出示例：

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T:  Bus=01 Lev=00 Prnt=00 Port=00 Cnt=00 Dev#=  1 Spd=480 MxCh=16
D:  Ver= 2.00 Cls=09(hub  ) Sub=00 Prot=01 MxPS=64 #Cfgs=  1
P:  Vendor=1d6b ProdID=0002 Rev=05.15
S:  Manufacturer=Linux 5.15.0-138-generic xhci-hcd
S:  Product=xHCI Host Controller
S:  SerialNumber=0000:00:14.0
C:  #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=e0 MxPwr=0mA
I:  If#=0x0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=09(hub  ) Sub=00 Prot=00 Driver=hub

描述符全解

拓扑信息（T开头行）
T: Bus=01 Lev=00 Prnt=00 Port=00 Cnt=00 Dev#= 1 Spd=480 MxCh=16

Bus=01：设备连接在主板第一个USB控制器（编号从1开始）
Lev=00：设备层级（0表示根层级设备）
Prnt=00：父设备编号（0表示无父设备）
Port=00：连接端口号（物理端口对应主板接口）
Cnt=00：子设备计数（当前无连接子设备）
Dev#=1：系统分配的设备序号（系统启动后递增）
Spd=480：工作速率（480Mbps，符合USB2.0高速标准）
MxCh=16：最大子设备容量（可级联16个设备）

设备描述符（D开头行）
D: Ver= 2.00 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=01 MxPS=64 #Cfgs= 1

Ver=2.00：USB规范版本（2.0对应USB2.0）
Cls=09：设备类代码（09表示USB集线器）
Sub=00：子类代码（标准集线器子类）
Prot=01：协议版本（单TT协议，用于高速集线器）
MxPS=64：端点0最大包大小（64字节）
#Cfgs=1：设备配置数量（仅一种配置可用）

厂商信息（P开头行）
P: Vendor=1d6b ProdID=0002 Rev=05.15

Vendor=1d6b：厂商ID（1d6b为Linux Foundation保留ID）
ProdID=0002：产品ID（0002对应USB2.0根集线器）
Rev=05.15：硬件版本号（主版本5，次版本15）

字符串描述符（S开头行）
S: Manufacturer=Linux 5.15.0-138-generic xhci-hcd

S: Product=xHCI Host Controller
S: SerialNumber=0000:00:14.0
Manufacturer：驱动模块信息（xhci-hcd为USB3.0控制器驱动）
Product：设备功能描述（xHCI表示扩展主机控制器接口）
SerialNumber：PCI设备地址（domain:bus:device.function格式）

配置描述符（C开头行）
C: #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=e0 MxPwr=0mA

#Ifs=1：接口数量（集线器只需一个控制接口）
Cfg#=1：当前激活的配置编号
Atr=e0：配置特性（D7:总线供电，D6:远程唤醒，D5:保留）
MxPwr=0mA：最大功耗（实际由总线供电）

接口描述符（I开头行）
I: If#=0x0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00 Driver=hub

If#=0x0：接口编号（0号接口）
Alt=0：备用设置编号（默认设置）
#EPs=1：端点数量（仅需一个控制端点）
Cls=09：接口类（集线器类）
Sub=00：接口子类（无特殊子类）
Prot=00：接口协议（无特殊协议）
Driver=hub：绑定驱动（通用集线器驱动）

数据抓取与协议分析

1、调试 USB 协议层数据时，需要内核已经开启 usbmon。

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sudo modprobe usbmon

2、确保 debugfs 挂载

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sudo mount -t debugfs none /sys/kernel/debug

3、查看当前可用的 USB 总线监控接口

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ls /sys/kernel/debug/usb/usbmon

输出示例

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0s 0u 1s 1u 2s 2u ... (s 表示summary, u 表示usbmon格式文本输出)

4、实时抓取 USB1 总线数据

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sudo cat /sys/kernel/debug/usb/usbmon/1u

也可以安装wireshark抓包工具抓去

常见问题与调试建议

1、设备未识别
查看 dmesg 是否存在识别日志，确认是否加载驱动

2、驱动加载失败
需要跟踪内核代码，是否加载成功或者编译成功

3、冲突问题
需要查看是否生成节点

4、HOST与OTG切换
rk3568 otg模式切换

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echo host > /sys/devices/platform/fe8a0000.usb2-phy/otg_mode