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arashrun 2026-01-21 08:59:17

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usb设备模型

gadget、dwc3、udc、rndis

gadget = Linux变身USB设备的框架
dwc3 = 能切换主/从模式的智能usb控制器
udc = usb device control = usb设备控制器
rndis = 远程网络驱动接口规范 = usb设备上传输tcp/ip的一种规范

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│                Linux USB Gadget架构                      │
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│ 用户空间应用                                             │
│       ↓                                                 │
│ 功能驱动 (Function Drivers)                             │
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│  f_rndis.ko  f_mass_storage.ko  f_serial.ko             │
│  (网络)      (U盘)              (串口)                  │
│       ↓                                                 │
│ 复合设备框架 (Composite Framework)                      │
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│  libcomposite.ko                                        │
│       ↓                                                 │
│  UDC核心 (UDC Core)                                     │
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│  USB设备控制器驱动 (如dwc3.ko)                           │
│       ↓                                                 │
│ 硬件: USB PHY + 连接器                                   │
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udc和dwc3

简单来说，UDC 是一个“职业岗位”（通用接口），而 DWC3 是在这个岗位上工作的“具体员工”（硬件驱动）。

在 Linux USB 子系统中，它们的关系可以从以下几个维度来理解：

1. 核心定义

UDC (USB Device Controller)：即 USB 设备控制器。
它是一个通用的软件框架/子系统。
它的作用是定义一套标准接口，让上层的 USB 功能（如模拟鼠标、U盘、网卡等 Gadget 驱动）不需要关心底层硬件的具体细节。
在 Linux 路径通常对应 drivers/usb/gadget/udc/。
DWC3 (DesignWare Core USB3)：由 Synopsys 公司设计的 USB 3.0 控制器 IP 核。
它是一个具体的硬件控制器及其对应的底层驱动程序。
DWC3 非常强大，通常支持双角色（Dual-Role），既能当主机（Host），也能当设备（Device）。
在 Linux 路径通常对应 drivers/usb/dwc3/。

2. 它们之间的关系

DWC3 是 UDC 框架下的一种具体实现。

如果你把 Linux USB 体系看作一家公司：

USB Gadget 驱动（如 Mass Storage, ADB）是“业务部”，负责实现具体功能。
UDC 框架是“管理层”，定义了业务部如何调用底层硬件的规章制度。
DWC3 驱动是“技术部具体员工”，它负责直接操作硬件寄存器，并向 UDC 框架注册自己。

当 DWC3 工作在 Device 模式（从机模式）时，它会向 UDC 子系统注册，告诉内核：“我是一个可用的 USB 设备控制器”。

3. 层级结构图

在 Linux 内核中，数据流和控制流的层级如下：

用户层 / Gadget 功能层 (ConfigFS / FunctionFS)

定义你想让设备变成什么（例如：U盘、串口）。

USB Gadget 复合层 (libcomposite)

处理枚举、描述符分配等通用 USB 逻辑。

UDC 核心框架 (UDC Core)

承上启下，管理所有可用的控制器。

DWC3 驱动层 (Hardware Specific Driver)

控制 DWC3 硬件寄存器，处理 DMA、端点（Endpoint）中断。

DWC3 硬件 (Physical IP Core)

物理上的电路芯片。

4. 常见操作中的联系

当你使用 configfs 配置 USB Gadget 时，最后一步通常是：

echo "fe800000.dwc3" > UDC

这行命令的意思就是：告诉 UDC 框架，请把当前配置好的 USB 功能绑定到名为 fe800000.dwc3 的硬件控制器上运行。

总结

UDC 是抽象的接口层，负责管理。
DWC3 是具体的驱动层，负责干活。
关系：DWC3 驱动实现了 UDC 框架要求的接口，从而让各种 USB 功能能够运行在 DWC3 硬件上。

想了解如何通过修改 DWC3 驱动来解决特定的 USB 通信问题吗？

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