梳理Linux系统下USB子系统的工作流程，USB总线注册、HCD注册两个切入点，内容根据官方资料、内核源码及个人理解。
一、USB 总线注册
1.猜测
SoC作为host，应该要创建一条USB总线，搭建一个USB系统
SoC作为host，应该能够管理USB设备，包括设备的接入和移除等
2.验证猜测
通过分析内核源码，当内核启动后，会调用subsys_initcall()，执行到usb_init(void)，usb_init函数在定义时用了__init修饰，于是连接脚本会将该函数放到_init段中，而subsys_initcall会从该段中执行初始化函数。研究USB到这里即可，具体内核如何调用，应该单独放到内核篇中，这里就不深究了。
那么usb_init(void)做了哪些事情？
1.注册一条总线类型：bus_register(&usb_bus_type)
该总线类型包含有两个链表，一个是device链表，一个是driver链表，还提供了一个match函数，作用是当新设备插入时为该新设备匹配驱动，当有新驱动时为新驱动匹配设备
usb_bus_type定义
struct bus_type usb_bus_type = {
.name = “usb”
.match = usb_device_match,
.uevent = usb_uevent,
.need_parent_lock = true,
};
- 为USB总线注册一个内核通知链
当USB总线上状态发生变化时，就会执行通知链中的函数，具体怎么实现不需要关心，由内核控制；bus_register_notifier(&usb_bus_type, &usb_bus_nb)
3.申请一个USB设备号，向内核注册一个设备： usb_major_init()->register_chrdev(USB_MAJOR, “usb”, &usb_fops)
这里需要注意，前面的操作都是针对USB总线的，而这里的设备号是给host设备自身的注册的是一个字符设备，带的参数usb_fops是字符设备的操作函数集向内核注册一个设备（host）驱动usb_register(&usbfs_driver)
4.创建一个虚拟hub：
usb_hub_init();
向内核注册一个设备（hub）驱动：usb_register(&hub_driver),启动hub监测的工作队列workqueue： alloc_workqueue(“usb_hub_wq”, WQ_FREEZABLE, 0);
5.为总线类型注册一个通用USB设备（device）驱动： usb_register_device_driver(&usb_generic_driver, THIS_MODULE);
向内和注册一个设备（device）驱动：driver_register()
小结一下
注册一条总线类型，并为总线注册内核通知链
注册一个字符host设备，驱动为usbfs_driver，可以忽略
注册一个虚拟hub设备，驱动为hub_driver
为总线注册一个通用usb驱动，usb_generic_driver
二、HCD初始化
1.疑惑和答案
第一点USB的初始化中，应该说大部分的工作，还是给内核的，比如创建总线类型、通知链、工作队列、虚拟hub等。而HCD的大部分工作是给主机控制器的。
有个前提，HCD是以“设备-总线平台-驱动”模型存在的，于是引出三个问题：
1.platform_device设备从哪里来？
2.platform_bus平台总线从哪里来？
3.如何工作？
第二个问题好解答，当内核启动时，会自动创建一个platform_bus。第一个问题，内核启动后，会加载设备树文件，解析其中的设备树节点，将满足平台设备要求的设备树节点，创建成平台设备platform_device。所以，要工作起来，首先需要在设备树中定义满足平台要求的节点，包含compatible属性、子节点包含compatible属性且值为”simple-bus”，”simple-mfd”,”isa”，”arm,amba-bus”，会被转成platform_device，当解析完设备树之后，得到了platform_device并向内核注册，当内核发现了这个平台设备，就会去调用总线链表上的match函数，来查找总线上的driver链表为该设备匹配对应的platform_driver，当platform_driver和platform_device匹配一致，则执行platform_driver里面的probe函数。
再提第一个问题：platform_bus上的driver怎么来？
在编写平台驱动的时候，需要用module_init向内核注册一个模块驱动，这时候内核就将这些模块驱动放到一起。
再提第二个问题：内核如何platform_driver对应到这个platform_device？每一条总线都有一个match函数，在device中有compatible属性信息、设备名称、ID信息，驱动中也有一个ofmatch_table表，也包含了属性、名称等信息，那match函数一比较就知道了
2.HCD注册
以dwc2为例，platform驱动存放在driver/usb/dwc2目录下，入口在platform.c中，module_platform_driver(dwc2_platform_driver)，其中dwc2_platform_driver为dwc2模块驱动的结构体，当内核解析设备树生成dwc2的平台设备后，内核根据设备of_match_table信息查找对应的驱动，匹配成功找到驱动后调用驱动的probe接口：dwc2_driver_probe(struct platform_device *dev)，做以下几件事：
1.定义设备结构体，并申请内存
获取IORESOURCE_MEM 资源，即硬件模块的物理地址，通过ioremap将物理地址转换成虚拟地址：devm_ioremap_resource;
2.配置模块寄存器
相关的host配置
3.获取设备中断号，并向内核申请中断，和处理函数
4.判断设备角色
角色为host模式则执行dwc2_hcd_init，为peripheral则执行dwc2_gadget_init，仅分析host
- 创建一个HCD
hcd = usb_create_hcd(&dwc2_hc_driver, dev, name)，创建一个主机控制器hcd。创建主机控制器，申请内存，主机控制器对应有一条usb总线，初始化该usb总线，将hc_driver挂到hcd上
- 添加HCD
usb_add_hcd(hcd)，hcd中的usb总线向内核注册。当hcd注册完之后，需要为hcd创建一个虚拟设备roothub：register_root_hub(hcd)
roothub虽然是虚拟设备但是也是设备，调用usb_new_device(usb_dev) 来创建一个新设备并添加到USB总线上。
一添加roothub平台设备，内核就会去匹配对应的平台驱动，最后匹配到前面usb core中注册的usb_generic_driver，执行它的probe函数。generic_driver的probe函数，向内核添加一个roothub
7.小结一下
1. 注册一个主机控制器的平台设备hcd，一个hcd对应一条usb总线，一个hcd有一个roothub的usb设备。当往hcd上添加一个roothub的usb设备时，会匹配到通用驱动generic_driver，并执行该驱动的probe接口
2. roothub主要功能是监控hcd对应的usb总线是否有设备插入，将roothub的中断回调函数设置为hub_event，后续再有新设备插入时，都会在hub_event中被检测到，检测到之后则添加一个新的usb设备，对应的generic_driver的probe接口再次被调用
三、总结
第一段描述了总线在上电时创建了一条USB总线类型，并在总线上注册了一个usb的通用驱动， usb_generic_driver；第二段描述了向内核注册一个主机控制设备HSD， HCD自己有一条总线self，然后再self上再挂上一个roothub的device，于是内核开始调用usb_generic_driver的probe函数，那么问题来了：
hcd的self和前面注册的usb_bus_type，这两条总线是同一条吗？
如果不是同一条，为什么hcd的roothub，会调用usb总线上的通用驱动？
如果是同一条，这两者是单独创建的，在哪里统一？
带着问题又梳理了下，我是这样理解的，usb_bus_type是一个总线类型，bus_register是向内核注册一个总线类型，而后面的usb_bus_register是注册该总线类型的一条总线，该类型的总线也拥有该类型的驱动和匹配函数，所以创建hcd里面的usb总线，把roothub挂上去时就能调用该类型的驱动了。
理解汇总：
- 系统启动时调用usb_init，向内核注册一个USB的总线类型，并为它添加了通用驱动、匹配函数以及分配一个内核通知链；
- 系统解析设备树之后得到了一个平台设备，会根据match table去查找平台驱动；
- 平台驱动中对USB模块进行初始化并创建一个usb主机控制设备HCD，并为HCD创建一条USB总线;
- HCD需要一个roothub的虚拟USB设备，于是创建第一个USBdevice并添加到USBbus上，当总线被添加了设备，就会调用usb_generic_driver的probe接口，剩下的工作交给roothub，roothub会监控总线上的状态变化，当有设备插入时，hub会启动枚举流程，枚举完成之后，将新设备添加到USB总线，再次调用generic_driver的probe接口。