libusb 초보자 가이드

이 문서는 libusb를 사용하고자 하는 분들을 위한 초보자 가이드이다.

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libusb는 커널 레벨이 아닌 유저 영역에서 USB 드라이버를 개발시 사용되는 오픈소스 라이브러리이다. libusb는 USB 호스트가 동작하지 않는다면 무용지물인 라이브러리이다. 이 글은 윈도우즈를 기준으로 설명한다.

inf 생성하기

이 글을 포스팅 하기 위해 다이나릿 시스템의 iNCITE 하드웨어를 이용하였다. iNCITE는 USB 2.0 호스트 인터페이스를 제공하는, FPGA 디자인을 검증하기 위한 Xilinx사의 Spratan과 그외 다양한 장치를 지원하는 디자인 검증 플랫폼이다 . 우선 위의 싸이트에서 libusb-win32-device-bin-xxx.tar.gz 와 libusb-win32-filter-bin-xxx.exe 를 다운 받는다. libusb-win32-filter-bin-xxx.exe 를 설치하고, Test Program 을 수행하면 현재 사용가능한 USB 장치가 나열된다.

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다음 libusb-win32-device-bin-xxx.tar.gz 압축을 풀어, bin 디렉토리내의 inf-wizard.exe 를 수행한다. 이 단계에서 *.inf 파일을 생성한다. 우선 제작할 드라이버의 하드웨어를 켜준다.

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위의 화면에서 보시는바와 같이 새로운 하드웨어(iNCITE) 가 보여질것이다. 선택후 다음 버튼을 눌러 Manfacture Name과 Device Name을 지정한다.

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다음을 누르면 화면의 보여지는 정보로 지정한 위치로 *.inf 파일이 생성된다. 여기서는 D:\iVORY 로 지정하였다.

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이제 생성된 *.inf 파일을 로딩해본다. 하드웨어를 리셋하면 새로운 USB 장치를 로딩하기위한 새 하드웨어 검색 마법사 화면이 나타난다.

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다음 검색 안 함. 설치할 드라이버를 직접 선택을 선택한다.

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다음 디스크 있음 을 선택하고, *.inf 파일이 저장된 위치를 선택한다.

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설치치 libusb0.sys 파일을 요구하는데 libusb-win32-device-bin-xxx\bin 내의 libusb0.sys 파일을 지정한다.

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설치가 완료된다. 이제 처음 수행했던 Test Program을 다시 실행한다.

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장치 관리자 에서도 인식이 됨을 알 수 있다.

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하드웨어가 인식되고, 하드웨어와 통신하는 코드를 작성 하기 위한 준비 단계는 완료되었다.

유저 프로그램 작성

libusb-win32-device-bin-xxx\examples 를 보면 기본 예제가 있다. 우선 작업 디렉토리인 D:\iVORY 로 위의 예제 파일인 bulk.c 를 복사한후 bulk.c 파일의 MY_VID와 MY_PIC 를 수정한다. 참고로 MY_VID는 Vendor ID, MY_PID는 Product ID 를 의미한다. 그외 usb_bulk_write, usb_bulk_read, usb_control_msg 를 사용하여 데이타를 송/수신한다. 아래의 예는 bulk.c 를 수정한 파일로 iNCITE의 카드 아이디(CID) 정보를 읽어낸다.

#include <usb.h>
#include <stdio.h>

/* the device's vendor and product id */
#define MY_VID 					0x1A89		// iNCITE
#define MY_PID 					0x3000		// iNCITE

/* the device's endpoints */
#define EP_IN 					0x81
#define EP_OUT 					0x01

#define BUF_SIZE 				64

#define	USB_DIR_IN				0x80
#define	USB_DIR_OUT				0x00

#define VENDOR_REQUEST_IVORY 	0x54		// iNCITE

usb_dev_handle *open_dev(void);

usb_dev_handle *open_dev(void)
{
	struct usb_bus *bus;
	struct usb_device *dev;

	for(bus = usb_get_busses(); bus; bus = bus->next)
	{
		for(dev = bus->devices; dev; dev = dev->next)
		{
			if(dev->descriptor.idVendor == MY_VID
				&& dev->descriptor.idProduct == MY_PID)
			{
				fprintf(stdout, "Found device: 0x%x:0x%x\n", MY_VID, MY_PID);
				fprintf(stdout, "Device filename: %s\n", dev->filename);
				fprintf(stdout, "Bus dirname: %s\n", bus->dirname);

				usb_dev_handle *fdev;
				fdev = usb_open(dev);

				char string[50];
				usb_get_string_simple(fdev, dev->descriptor.iManufacturer, string, sizeof(string));
				fprintf(stdout, "Device Manfucaturer : %s\n" ,string);
				usb_get_string_simple(fdev, dev->descriptor.iProduct, string, sizeof(string));
				fprintf(stdout, "Product Name : %s\n", string);
				usb_get_string_simple(fdev, dev->descriptor.iSerialNumber, string, sizeof(string));
				fprintf(stdout, "Device Serial Number: %s\n", string);

				return fdev;
			}
		}
	}

	return NULL;
}

// Device I/O control
int ivory_get_cid(usb_dev_handle *dev)		// iNCITE
{
	#define	HIU_CID					0x054

	int ret = 0;
	unsigned char buf[BUF_SIZE];

	ret = usb_control_msg(dev,
		USB_DIR_IN | USB_TYPE_VENDOR | USB_RECIP_DEVICE, 	// __u8 requesttype
		VENDOR_REQUEST_IVORY, 								// __u8 request
		HIU_CID, 											// __u16 value
		0, 													// __u16 index
		buf, 												// void *data
		sizeof(int), 										// __u16 size
		5000 												// int timeout
	);

	return *buf;
}

int main(void)
{
	usb_dev_handle *dev = NULL; /* the device handle */

	usb_init(); /* initialize the library */
	usb_find_busses(); /* find all busses */
	usb_find_devices(); /* find all connected devices */

	if(!(dev = open_dev()))
	{
		printf("error: device not found!\n");
		return 0;
	}

	if(usb_set_configuration(dev, 1) < 0)
	{
		printf("error: setting config 1 failed\n");
		usb_close(dev);
		return 0;
	}

	if(usb_claim_interface(dev, 0) < 0)
	{
		printf("error: claiming interface 0 failed\n");
		usb_close(dev);
		return 0;
	}

	// ---------------------------------------
	int cid;
	cid = ivory_get_cid(dev);

	fprintf(stdout, "CID: %d\n", cid);
	// ---------------------------------------

	usb_release_interface(dev, 0);
	usb_close(dev);

	return 0;
}

빌드 및 테스트

Makefile을 아래와 같이 간단히 작성한다.

all:
	gcc -g -o bulk.exe -I../libusb-win32-device-bin-0.1.12.1/include bulk.c ../libusb-win32-device-bin-0.1.12.1/lib/gcc/libusb.a

clean:
	rm -rf *.o *.exe

컴파일후 생성된 bulk.exe를 수행하면 iNCITE의 현재 CID 정보를 리턴한다.

[Administrator@MYMAIN /d/ivory]$ ./bulk.exe
Found device: 0x1a89:0x3000
Device filename: \\.\libusb0-0003--0x1a89-0x3000
Bus dirname: bus-0
Device Manfucaturer : Dynalith
Product Name : iVORY
Device Serial Number: ?
CID: 1

이 코드를 컴파일한 환경은 다음과 같다.

gcc.exe (GCC) 3.4.5 (mingw-vista special r3)
Copyright (C) 2004 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

libusb의 한계

  • USB 장치의 insert/remove 처리가 까다로울 수 있다.
  • libusb는 유저 레벨에서 제어하므로, 실시간 처리와 관계되는 isochronous transfer, interrupt transfer를 지원하기는 어려움이 있다. 즉, kernel module 없이 간단한 USB 장치를 제어하는데 좋다.
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