c - 在用户空间 Linux C 代码中检索用于 USB 串行写入传输的缓冲区/数据包/有效负载大小

Question

提前道歉，我将无法立即在这里接受答案-只是想记下来，而我遇到了问题...

简而言之:当我在 Linux 下使用用户空间 C 代码启动对 USB 串行端口的写入时，我可以观察到三种不同的缓冲区大小 - 问题是，我想从用户空间 C 中检索所有这些大小代码本身。

比方说，我有一个带有 FTDI FT232 芯片的 Arduino Duemillanove - 编程为从 PC 的 USB/串行连接读取传入字节，并丢弃它们。当我将此设备插入系统时(在 Ubunty 11.04 Natty 上这样做)，我可以通过 tail -f /var/log/syslog 观察到以下内容:

Mar 21 08:05:05 mypc kernel: [  679.197982] usbserial: USB Serial Driver core
Mar 21 08:05:05 mypc kernel: [  679.223954] USB Serial support registered for FTDI USB Serial Device
Mar 21 08:05:05 mypc kernel: [  679.227354] ftdi_sio 2-2:1.0: FTDI USB Serial Device converter detected
Mar 21 08:05:05 mypc kernel: [  679.227633] usb 2-2: Detected FT232RL
Mar 21 08:05:05 mypc kernel: [  679.227644] usb 2-2: Number of endpoints 2
Mar 21 08:05:05 mypc kernel: [  679.227652] usb 2-2: Endpoint 1 MaxPacketSize 64
Mar 21 08:05:05 mypc kernel: [  679.227660] usb 2-2: Endpoint 2 MaxPacketSize 64
Mar 21 08:05:05 mypc kernel: [  679.227667] usb 2-2: Setting MaxPacketSize 64
...

这首先告诉我驱动程序(内核模块)usbserial和 ftdi_sio已被钩住/装载以处理设备；这些创建了一个名为 /dev/ttyUSB0 的文件(设备节点) - 从操作系统的角度来看，本质上是一个串行端口。它还告诉我有一个 MaxPacketSize 64 字节归因于设备的端点。我也可以通过 lsusb 查询获得 MaxPacketSize :

$ lsusb | grep FT
Bus 002 Device 002: ID 0403:6001 Future Technology Devices International, Ltd FT232 USB-Serial (UART) IC
$ lsusb -t | grep -B1 ft
/:  Bus 02.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=uhci_hcd/2p, 12M
    |__ Port 2: Dev 2, If 0, Class=vend., Driver=ftdi_sio, 12M
$ sudo lsusb -v -d 0403:6001 | grep 'bEndpointAddress\|wMaxPacketSize\|idVendor\|idProduct'
  idVendor           0x0403 Future Technology Devices International, Ltd
  idProduct          0x6001 FT232 USB-Serial (UART) IC
        bEndpointAddress     0x81  EP 1 IN
        wMaxPacketSize     0x0040  1x 64 bytes
        bEndpointAddress     0x02  EP 2 OUT
        wMaxPacketSize     0x0040  1x 64 bytes

现在，假设我想写入设备节点 /dev/ttyUSB0使用以下 C 程序， testusw.c :

#include <stdio.h>   /* Standard input/output definitions */
#include <string.h>  /* String function definitions */
#include <unistd.h>  /* UNIX standard function definitions */
#include <fcntl.h>   /* File control definitions */
#include <errno.h>   /* Error number definitions */
#include <termios.h> /* POSIX terminal control definitions */

// testusw.c
// build with: gcc -o testusw -Wall -g testusw.c

int main( int argc, char **argv ) {

  char *serportdevfile;
  int serport_fd;
  char writeData[20000*5]; //100000 bytes data
  unsigned char snippet[] = {0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDD, 0xFE};
  int i;
  int bytesWritten;

  if( argc != 2 ) {
    fprintf(stdout, "Usage:\n");
    fprintf(stdout, "%s port baudrate file/string\n", argv[0]);
    return 1;
  }

  //populate write data
  for (i=0; i<20000; i++) {
    memcpy(&writeData[5*i], &snippet[0], 5);
  }
  // for strlen, fix (after) last byte to 0
  writeData[20000*5] = 0x00;

  // show writeData - truncate to 10 bytes (.10):
  fprintf(stdout, "//%.10s//\n", writeData);

  serportdevfile = argv[1];
  serport_fd = open( serportdevfile, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK );
  if ( serport_fd < 0 ) { perror(serportdevfile); return 1; }

  // do a write:
  fprintf(stdout, "Writing %d bytes\n", strlen(writeData));
  bytesWritten = write( serport_fd, writeData, strlen(writeData) );
  fprintf(stdout, " bytes written: %d \n", bytesWritten);

  return 0;
}

这个程序故意在一次调用中写入一大块数据。要了解发生了什么，首先让我们通过 Linux 的 usbmon 捕获 USB URB 请求。设施 - 所以在一个终端中，我们运行:

$ sudo cat /sys/kernel/debug/usb/usbmon/2u > testusw.2u.mon

...在另一个终端中，编译并运行 testusw 后，我们得到:

$ gcc -o testusw -Wall -g testusw.c
$ ./testusw /dev/ttyUSB0
//ª»ÌÝþª»ÌÝþ//
Writing 100000 bytes
 bytes written: 4608
$

(请注意，上面的 testusw 调用可能会重置 Arduino)。后 testusw ，我们可以回到第一个终端，中断cat用CTRL+C处理；我们留下了一个日志文件，testusw.2u.mon .我们可以用 Virtual USB Analyzer 打开这个日志文件:

$ ./vusb-analyzer testusw.2u.mon

...并获得以下可视化:



请注意，对于执行写入的“EP2 OUT”显示了 2*9 = 18 个 URB 请求，每个请求携带 0x0100 = 256 个字节；所以总共写入了 18*256 = 4608 个字节 - 正如 testusw 的“写入的字节数”所报告的那样以上。另外，忽略 EP1 IN 上的数据(这是我的 Arduino 代码正在发送的一些垃圾 - 以“状态:-2”错误结尾)。

因此，我可以观察到以下几点:

在 C 程序中，我开始写入 100000 字节

结果，只有 4608 字节被写入 - 有效地充当第一个缓冲区大小

usbmon然后报告这个chunk被排序为的18个URB请求256 每个字节

最后，MaxPacketSize 告诉我每个 URB 请求(可能)被分为(四个)数据包 64 USB 线上的字节数

实际上，我有三个缓冲区大小:4608 , 256和 64字节；类似于 Serial HOWTO: Serial Port Basics: 4.7 Data Flow Path; Buffers 中提到的:

application     8k-byte         16-byte        1k-byte        tele-
BROWSER ------- MEMORY -------- FIFO --------- MODEM -------- phone
program         buffer          buffer         buffer         line

所以，我的问题是:如何从用户空间 C 代码本身检索这些缓冲区大小——但是，只能从设备节点路径 /dev/ttyUSB0 中检索。作为唯一的输入参数？

我可以通过系统运行外部程序 popen命令，并解析输出。例如，我可以通过 lsusb -v -d 0403:6001 | grep MaxPacketSize 获得 MaxPacketSize - 但这需要供应商/产品 ID，我不知道如何获取，如果只有一条信息是设备节点路径 /dev/ttyUSB0 .

鉴于 /dev/ttyUSB0本质上被视为串行端口，我认为通过 stty 查询会提供一些东西 - 但是，我看不到任何与缓冲区大小相关的内容:

$ stty -a -F /dev/ttyUSB0
speed 115200 baud; rows 0; columns 0; line = 0;
intr = ^C; quit = ^\; erase = ^?; kill = ^U; eof = ^A; eol = <undef>;
eol2 = <undef>; swtch = <undef>; start = ^Q; stop = ^S; susp = ^Z; rprnt = ^R;
werase = ^W; lnext = ^V; flush = ^O; min = 1; time = 0;
-parenb -parodd cs8 hupcl -cstopb cread -clocal -crtscts
-ignbrk -brkint -ignpar -parmrk -inpck -istrip -inlcr -igncr -icrnl -ixon -ixoff
-iuclc -ixany -imaxbel -iutf8
-opost -olcuc -ocrnl -onlcr -onocr -onlret -ofill -ofdel nl0 cr0 tab0 bs0 vt0 ff0
-isig -icanon -iexten -echo -echoe -echok -echonl -noflsh -xcase -tostop -echoprt
-echoctl -echoke

我也知道我可以使用 udevadm查询设备节点路径相关数据/dev/ttyUSB0 :

$ udevadm info --query=all --name=/dev/ttyUSB0
P: /devices/pci0000:00/0000:00:1d.0/usb2/2-2/2-2:1.0/ttyUSB0/tty/ttyUSB0
N: ttyUSB0
S: serial/by-path/pci-0000:00:1d.0-usb-0:2:1.0-port0
S: serial/by-id/usb-FTDI_FT232R_USB_UART_A9007OH3-if00-port0
E: UDEV_LOG=3
E: DEVPATH=/devices/pci0000:00/0000:00:1d.0/usb2/2-2/2-2:1.0/ttyUSB0/tty/ttyUSB0
E: MAJOR=188
E: MINOR=0
E: DEVNAME=/dev/ttyUSB0
E: SUBSYSTEM=tty
E: ID_PORT=0
E: ID_PATH=pci-0000:00:1d.0-usb-0:2:1.0
E: ID_VENDOR=FTDI
E: ID_VENDOR_ENC=FTDI
E: ID_VENDOR_ID=0403
E: ID_MODEL=FT232R_USB_UART
E: ID_MODEL_ENC=FT232R\x20USB\x20UART
E: ID_MODEL_ID=6001
E: ID_REVISION=0600
E: ID_SERIAL=FTDI_FT232R_USB_UART_A9007OH3
E: ID_SERIAL_SHORT=A9007OH3
E: ID_TYPE=generic
E: ID_BUS=usb
E: ID_USB_INTERFACES=:ffffff:
E: ID_USB_INTERFACE_NUM=00
E: ID_USB_DRIVER=ftdi_sio
E: ID_IFACE=00
E: ID_VENDOR_FROM_DATABASE=Future Technology Devices International, Ltd
E: ID_MODEL_FROM_DATABASE=FT232 USB-Serial (UART) IC
E: ID_MM_CANDIDATE=1
E: DEVLINKS=/dev/serial/by-path/pci-0000:00:1d.0-usb-0:2:1.0-port0 /dev/serial/by-id/usb-FTDI_FT232R_USB_UART_A9007OH3-if00-port0

# the below has huge output, so pipe it to `less`
$ udevadm info --attribute-walk --name=/dev/ttyUSB0 | less

...但同样，我看不到与遇到的缓冲区大小有太大关系。

最后，再次提出问题:我可以从用户空间 C 应用程序中检索遇到的与 USB 串行写入传输相关的缓冲区大小吗？如果是这样 - 如何？

非常感谢您的任何答案，
干杯!

Answer 1

不明白你为什么想知道这个。 Linux 允许您使用 TIOCGSERIAL ioctl 来检索 struct serial_struct其中有一个 xmit_fifo_size field 。虽然如果许多 USB 串行驱动程序费心在那里写一些有意义的东西，我会感到惊讶。