Android USB 整条通知链分析

以Android13 为例:在Android 13中,USB插入拔出事件的通知链从硬件层到应用层,依次经过硬件、内核、HAL、Framework、以及应用广播等多个模块,整个流程涉及的具体文件和逻辑如下:

  1. 硬件层(USB PHY / 控制器)

文件:

/drivers/usb/phy/phy-generic.c (USB PHY驱动)

/drivers/usb/dwc3/dwc3-core.c(如果是 USB 3.x 控制器)

说明:

USB PHY 负责检测物理层面的USB插入或拔出,并触发相应的中断,通知内核USB状态发生变化。

  1. 内核处理层(USB子系统)

文件:

/drivers/usb/core/port.c

/drivers/usb/core/hub.c

/drivers/usb/gadget/(USB Gadget模式)

/drivers/usb/host/(USB Host模式)

说明:

USB控制器会通过中断机制通知内核,内核USB子系统根据中断进行处理,包括设备的初始化、枚举以及模式选择(Host/Gadget)。处理完成后,内核生成一个 uevent 事件发送到用户空间。

  1. 用户空间通知:uevent

文件:

/drivers/base/core.c (kobject_uevent_env函数负责生成 uevent)

/sys/class/usb_device/(用于管理USB设备的sysfs路径)

说明:

内核通过 uevent 将USB设备的插入或拔出事件发送到用户空间,通知 udev 或其他守护进程(如vold),以便进一步处理。

  1. HAL 层(Hardware Abstraction Layer)

文件:

hardware/interfaces/usb/1.0/IUsb.hal(HIDL定义接口)

hardware/interfaces/usb/1.0/default/Usb.cpp(HIDL实现)

hardware/interfaces/usb/aidl/android/hardware/usb/IUsb.aidl(AIDL定义接口)

hardware/interfaces/usb/aidl/default/Usb.cpp(AIDL实现)

说明:

HAL层负责将底层内核的USB状态提供给上层的 UsbService。通过 getPortStatus() 等接口,HAL可以报告当前USB设备的状态和角色(如Host/Gadget),并支持角色切换(通过 switchRole())。

  1. Framework层(系统服务)

文件:

frameworks/base/services/usb/java/com/android/server/usb/UsbService.java

frameworks/base/services/usb/java/com/android/server/usb/UsbDeviceManager.java

frameworks/base/services/usb/java/com/android/server/usb/UsbHostManager.java

说明:

UsbService 是Framework层的核心服务,负责从HAL获取USB设备的状态,并根据USB设备的插入或拔出执行不同的处理流程。UsbDeviceManager和UsbHostManager根据设备是否处于Gadget或Host模式,分别管理对应的设备行为。

Framework层还负责触发广播通知应用层,并根据需要切换设备模式(如充电模式、MTP、PTP等)。

  1. 应用层广播通知

文件:

frameworks/base/core/java/android/hardware/usb/UsbManager.java

frameworks/base/core/java/android/content/Intent.java

说明:

当USB设备插入或拔出时,系统会通过广播(Intent)将此事件通知应用层。应用程序可以监听这些广播,并执行相应的逻辑。

常见的广播事件:

UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_ATTACHED(USB设备插入)

UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_DETACHED(USB设备拔出)

总结整条通知链:

  1. 硬件层(USB PHY/控制器):检测到USB设备物理连接状态的变化,触发中断。

  2. 内核处理层:内核中的USB控制器驱动处理中断,执行设备初始化或移除,之后生成 uevent 事件。

  3. uevent 通知用户空间:内核通过 uevent 系统通知 vold 或 init 等守护进程处理设备(如存储挂载),并向 HAL 层传递相关事件。

  4. HAL层处理:HAL 层通过 HIDL/AIDL 接口与内核交互,获取USB状态或进行模式切换(如从Host切换到Device模式),并将状态通知 Framework 层的 UsbService。

  5. Framework层处理:UsbService 通过 HAL 获取USB设备的状态,并执行相应操作,如控制模式切换、处理存储挂载等,并发送广播通知应用层。

  6. 应用层响应:应用程序通过监听 UsbManager 的广播事件,获取USB插入拔出的通知,并作出相应的响应(如打开文件管理器、同步数据等)。

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