【Linux】USBとは？ホットプラグやUSBコントローラの仕組み

LinuxのUSBとは？ホットプラグやUSBコントローラの仕組みについてまとめました。

USBとは

USBとは、コンピュータと周辺デバイスの間で用いられる通信規格です。

USBの特徴
- 接続可能なデバイス数は最大127台
- ホットプラグ対応（電源投入状態で接続・切断が可能）
- バスパワー対応（USBポートでデバイスに電源供給可能）
- デバイスの種類に関わらず同一のインターフェース(コネクタ)で接続可能

「/etc/hotplug」以下にあるスクリプトが以下の動作を行うことで、ホットプラグを実現しています。

udevが動的にデバイスファイルを作成するときのルール(どんなデバイスが接続されたら、どんなデバイスファイルを作るかと)は、「/etc/udev/rules.d/」で定義されており、設定・変更が可能です。

クラスドライバは、特定のUSB対応デバイス（ディスクドライブ、プリンタなど）と通信可能なフトウェアコンポーネント。適切特定のUSB対応デバイスに対応するクラスドライバがあれば、専用のソフトウェアがなくても通信接続してすぐに利用できます。

ただし、クラスドライバは一般的なクラスのUSB対応デバイス向けに作成されているため、特殊の機能を持つUSB対応デバイスの場合、特殊な機能だけが使えないこともあります。その場合は、製品に付属しているドライバをインストールする必要があります。

USBコントローラ(USBデバイスの制御装置)には、以下のものがあります。

UHCI(Universal Host Controler Interface)
- 主にIntelが開発し、USB1.xに対応
- コントローラドライバはusb-uhci.o
OHCI（Open Host Controler Interface）
- 主にマイクロソフトが開発し、USB1.xに対応
- コントローラドライバはusb-ohci.o
- UHCIよりCPUの負荷が小さい
EHCI（Enhanced Host Controler Interface）
- 主にIntelが開発し、USB2.xに対応

dmesg、spci、lsmod コマンドでUSBコントローラを確認できます。

$ dmesg | grep usb

$ lspci -v

$ lsmod | grep ehci

sbmodules コマンドで、USBデバイスが使用しているカーネルモジュールを確認できます。
例えば、「BUS 001、デバイス 001」のカーネルモジュールは以下のコマンドで確認できます。

$ usbmodules –device /proc/bus/usb/001/001

USBデバイスの情報は、「/proc/bus/usb」以下の保存されています。
例えば、コンピュータに接続されているUSBデバイスの情報は、「/proc/bus/usb/devices」ファイルにあります。に記述さ$ cat /proc/bus/usb/devices

lsusb コマンドでもUSBデバイスの情報を確認できます。

lsusb　[オプション]

$ lsusb