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USB、DWC3 和 Gadget 之间的关系可以从硬件、协议和软件驱动三个层面来理解。它们共同协作，使设备（如手机、嵌入式系统等）能够作为 USB 从机（Peripheral）与主机（Host，如 PC）通信。以下是三者的具体关系：

1. USB（Universal Serial Bus）

• 角色：USB 是一种通用通信协议标准，定义了设备与主机之间的物理连接、电气特性和数据传输规范。

• 作用：提供通用的接口规范，确保不同设备（如存储设备、键盘、网络适配器等）能够通过统一的协议与主机通信。

• 关键点：

  • USB 协议分为主机（Host）和设备（Peripheral）两种角色。

  • 支持多种传输模式（控制传输、批量传输、中断传输、等时传输）。

  • 版本演进：USB 1.1、USB 2.0、USB 3.x 等。

2. DWC3（DesignWare Core 3）

• 角色：DWC3 是 Synopsys 公司设计的 USB 控制器 IP 核，用于实现 USB 协议（支持 USB 2.0 和 USB 3.x）。

• 作用：提供硬件层面的 USB 通信能力，管理物理层（PHY）和数据链路层（如端点缓冲、DMA 传输等）。

• 关键点：

  • DWC3 控制器既可以配置为 主机模式（Host Mode），也可以配置为 设备模式（Device Mode）。

  • 在设备模式（Peripheral Mode）下，DWC3 负责处理 USB 协议的底层细节（如数据包封装、速度协商、端点管理）。

  • 常见于 SoC（如高通、TI、NXP 的芯片）中，作为 USB 外设的硬件实现。

3. Gadget（Linux USB Gadget Framework）

• 角色：Gadget 是 Linux 内核中实现 USB 设备功能的软件框架。

• 作用：允许开发者通过软件配置，将 Linux 设备（如开发板、手机）模拟为 USB 从机（如 U 盘、网卡、串口等）。

• 关键点：

  • Gadget 框架提供了一系列 API 和驱动模板，支持多种 USB 功能（Function），如 Mass Storage、Ethernet (CDC)、HID 等。

  • 通过 复合设备（Composite Device） 功能，可同时支持多个 USB 功能（如同时模拟 U 盘和网络适配器）。

  • UDC（USB Device Controller）驱动：Gadget 框架需要与具体的硬件控制器（如 DWC3）交互，UDC 驱动是连接两者的桥梁。

三者协作关系

1. 硬件层（DWC3）：

   • DWC3 控制器提供物理连接和 USB 协议的低层实现（如端点管理、数据传输）。

   • 负责处理 USB 电气信号、速度协商、数据包收发等硬件操作。

2. 驱动层（Gadget 框架）：

   • Gadget 框架通过 UDC 驱动（如 dwc3 驱动）控制 DWC3 硬件。

   • 开发者通过 Gadget 框架选择具体的 USB 功能（如 g_mass_storage 模块模拟 U 盘），并将这些功能绑定到 DWC3 控制器。

3. 协议层（USB 标准）：

   • USB 协议规定了数据传输的格式和流程，DWC3 控制器和 Gadget 框架共同确保协议的正确实现。

   • 例如，当主机发送 USB 请求时，DWC3 硬件接收数据包，Gadget 驱动解析请求并调用相应的功能模块处理。

示例：设备作为 U 盘工作

1. 硬件：DWC3 控制器连接到主机的 USB 接口。

2. 驱动：

   • dwc3 驱动初始化 DWC3 硬件，注册为 UDC（USB Device Controller）。

   • Gadget 框架加载 g_mass_storage 模块，将其绑定到 DWC3 控制器。

3. 协议：

   • 主机发送 SCSI 命令（通过 USB 协议封装），DWC3 接收数据并触发中断。

   • Gadget 框架解析命令，调用 Mass Storage 功能处理读写操作。

总结

• USB 是通信协议标准。

• DWC3 是实现 USB 协议的硬件控制器。

• Gadget 是基于 Linux 的软件框架，通过驱动 DWC3 等硬件控制器，实现设备模式的 USB 功能。

三者关系可概括为：
Gadget 框架（软件） → 控制 → DWC3 控制器（硬件） → 遵循 → USB 协议（标准）。

引用一篇优秀博文：USB总线-Linux内核USB3.0设备控制器之dwc3 gadget驱动初始化过程分析（五）-CSDN博客