Mise en oeuvre d’un périphérique USB sous Linux

Mise en oeuvre d’un périphérique USB sous Linux

Il est conseillé de lire ou de s’aider de ce document avant de poursuive.

Prise en charge

Avant :

$ lsusb > lsusb-avant.txt
$ lsmod > lsmod-avant.txt
$ dmesg > dmesg-avant.txt

Brancher maintenant un périphérique USB.

Après :

$ lsusb > lsusb-apres.txt
$ lsmod > lsmod-apres.txt
$ dmesg > dmesg-apres.txt

Analyse :

$ diff lsusb-avant.txt lsusb-apres.txt 
> Bus 002 Device 011: ID 0e8d:3329 MediaTek Inc.

$ diff dmesg-avant.txt dmesg-apres.txt 
> [204555.128418] usb 2-1.4: new full-speed USB device number 10 using ehci-pci
> [204555.223664] usb 2-1.4: New USB device found, idVendor=0e8d, idProduct=3329
> [204555.223669] usb 2-1.4: New USB device strings: Mfr=3, Product=4, SerialNumber=0
> [204555.223672] usb 2-1.4: Product: GPS Receiver
> [204555.223674] usb 2-1.4: Manufacturer: MTK
> [204555.257427] cdc_acm 2-1.4:1.1: ttyACM0: USB ACM device
> [204555.257994] usbcore: registered new interface driver cdc_acm
> [204555.257997] cdc_acm: USB Abstract Control Model driver for USB modems and ISDN adapters

$ diff lsmod-avant.txt lsmod-apres.txt 
> cdc_acm                26991  2

$ modinfo cdc_acm
filename:       /lib/modules/3.8.0-44-generic/kernel/drivers/usb/class/cdc-acm.ko
alias:          char-major-166-*
license:        GPL
description:    USB Abstract Control Model driver for USB modems and ISDN adapters
author:         ...
srcversion:     AD91845189110F8BEC40793
...
alias:          usb:v0E8Dp3329d*dc*dsc*dp*ic*isc*ip*in*
alias:          usb:v0E8Dp0003d*dc*dsc*dp*ic*isc*ip*in*
...

$ ls -l /dev/ttyACM0
crw-rw---- 1 root dialout 166, 0 sept. 18 16:24 /dev/ttyACM0

le périphérique USB a été détecté physiquement par le noyau (cf. lsusb et dmesg)
c’est un “GPS Receiver” de MTK (idVendor=0e8d, idProduct=3329)
ce périphérique (idVendor=0e8d, idProduct=3329) peut être pris en charge par le module chargeable cdc_acm (cf. lsmod et modinfo)
le pilote de périphérique (driver) associé à ce matériel (cdc_acm) a été chargé par le système (cf. dmesg et lsmod)
le périphérique sera accessible par le fichier spécial ttyACM0 dans /dev (cf.)

Attention : le périphérique ne sera accessible en lecture/écriture que par l’utilisateur propriétaire root et les membres du groupe dialout.

Droits d’accès

Par défaut, le système applique la politique des droits d’accès rw-rw---- pour ce type de périphérique USB :

$ ls -l /dev/ttyACM0
crw-rw---- 1 root dialout 166, 0 sept. 18 16:24 /dev/ttyACM0

Ici, le périphérique sera accessible en lecture/écriture par l’utilisateur propriétaire root et les membres du groupe dialout. Tous les autres (other) utilisateurs auront aucun accès.

Pour modifier cette situation, vous avez les possibilités suivantes :

changer les droits manuellement (à chaque fois !) : $ sudo chmod 666 /dev/ttyACM0
ajouter l’utilisateur demandeur (ici toto) dans le groupe dialout : $ sudo adduser toto dialout

Pour une gestion automatique, il faudra passer par udev qui est maintenant le service qui prend en charge le répertoire /dev.

$ ls -l /dev/ttyACM0
crw-rw---- 1 root dialout 166, 0 sept. 18 16:24 /dev/ttyACM0

$ sudo vim /etc/udev/rules.d/51-ttyusb.rules
SUBSYSTEMS=="usb", ATTRS{idVendor}=="0e8d", ATTRS{idProduct}=="3329", MODE="0666"

$ ls -l /dev/ | grep ACM
crw-rw-rw-  1 root dialout   166,   0 sept. 18 17:08 ttyACM0

Il est aussi possible de créer un lien symbolique au choix :

$ sudo vim /etc/udev/rules.d/51-ttyusb.rules
SUBSYSTEMS=="usb", ATTRS{idVendor}=="0e8d", ATTRS{idProduct}=="3329", MODE="0666", SYMLINK+="gps"

$ ls -l /dev/ | grep "\(ACM\|gps\)"
lrwxrwxrwx  1 root root             7 sept. 18 17:10 gps -> ttyACM0
crw-rw-rw-  1 root dialout   166,   0 sept. 18 17:10 ttyACM0

Ou de fixer le nom du fichier spécial :

$ sudo vim /etc/udev/rules.d/51-ttyusb.rules
SUBSYSTEMS=="usb", ATTRS{idVendor}=="0e8d", ATTRS{idProduct}=="3329", MODE="0666", NAME="ttyUSB1", 
SYMLINK+="gps"

$ ls -l /dev/ | grep "\(gps\|USB\)"
lrwxrwxrwx  1 root root             7 sept. 18 17:12 gps -> ttyUSB1
crw-rw-rw-  1 root dialout   166,   0 sept. 18 17:12 ttyUSB1

Tests

On peut tester la réception de phrases NMEA 0183 avec la commande screen (Ctrl-a k pour sortir) ou avec picocom (Ctrl-a Ctrl-x pour sortir) :

$ screen /dev/ttyACM0 115200
$GPRMC,000936.799,V,0000.0000,N,00000.0000,E,,,060180,,*10
$GPVTG,,T,,M,,N,,K*4E
$GPGGA,000937.799,0000.0000,N,00000.0000,E,0,00,,,M,,,,0000*04
$GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E
$GPGSV,1,1,00*79
$GPRMC,000937.799,V,0000.0000,N,00000.0000,E,,,060180,,*11
$GPVTG,,T,,M,,N,,K*4E
$GPGGA,000938.799,0000.0000,N,00000.0000,E,0,00,,,M,,,,0000*0B
...

$ picocom -b 115200 /dev/ttyACM0 
picocom v1.4

port is        : /dev/ttyACM0
flowcontrol    : none
baudrate is    : 115200
parity is      : none
databits are   : 8
escape is      : C-a
noinit is      : no
noreset is     : no
nolock is      : no
send_cmd is    : ascii_xfr -s -v -l10
receive_cmd is : rz -vv

Terminal ready
$GPGGA,064509.842,4405.2015,N,00457.8701,E,0,00,,,M,,,,0000*05
$GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E
$GPGSV,3,1,12,29,80,028,,31,61,278,,25,55,092,,21,29,178,*73
$GPGSV,3,2,12,26,28,296,,12,17,102,,02,14,041,,14,06,218,*74
$GPGSV,3,3,12,05,06,076,,20,03,123,,23,02,333,,16,02,290,*77
$GPRMC,064509.842,V,4405.2015,N,00457.8701,E,,,041015,,*1E
$GPVTG,,T,,M,,N,,K*4E
...

Remarque : 115200 est le débit de la “ligne” en bits/s.

Ou avec le logiciel cutecom :

Programmation en C

// Lit une trame NMEA 183 sur le port série virtuel

// Attention : vérifiez le nom du fichier de périphérique et la configuration du port série

/*************************************************************
*   gcc -O2 -o nom_executable nom_source 
**************************************************************/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/fcntl.h>

// On fixe la taille maximum à 128 octets
#define MAX 128

//#define DEBUG

int main(void)
{
    int fd; // descripteur de fichier
    char nomPeripherique[16] = "/dev/ttyACM0"; // nom du fichier special
    struct termios termios_p; // parametres du port
    char* buffer = (char *)NULL; // un buffer
    char c = 0; // un caractère
    int fini = 0; // fin de reception d'une trame
    int i = 0, n = 0;
    int debutTrame = 0; // debut de reception d'une trame

    /* Ouverture de la liaison serie */
    fd = open(nomPeripherique, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);
    if ( fd == -1 )
    {
        perror("open"); // message d'erreur système
        //printf("Erreur d'ouverture du peripherique !\n"); // message d'erreur client
        exit(1);
    }
    fflush(NULL);
      //printf("Peripherique ouvert avec succes !\n");

    /* Lecture des parametres courants  */
    tcgetattr(fd, &termios_p);
    /* On ignore les BREAK et les caracteres avec erreurs de parite */
    termios_p.c_iflag = IGNBRK | IGNPAR;
    /* Pas de mode de sortie particulier */
    termios_p.c_oflag = 0;
    /* Liaison a 9600 bps, 8 bits de donnees, pas de parite, lecture possible */
    termios_p.c_cflag = B9600 | CS8 | CREAD | CLOCAL;
    termios_p.c_cflag &= ~PARODD ;
    termios_p.c_cflag &= ~PARENB;
    /* Desactive le mode canonique */
    termios_p.c_lflag = 0;
    /* Caracteres immediatement disponibles */
    termios_p.c_cc[VMIN] = 1;
    termios_p.c_cc[VTIME] = 0;

    /* Sauvegarde des nouveaux parametres */
    if(tcsetattr(fd,TCSANOW,&termios_p)== -1)
    {
      perror("tcsetattr");
      close(fd);
      exit(1);
    }
    //printf("Sauvegarde de la nouvelle configuration avec succes !\n");

    /* Lecture de MAX octets */    
    buffer = (char *)malloc((MAX+1) * sizeof(char)); // on alloue un buffer
    i = 0;
    debutTrame = 0;
    do
    {
        n = read(fd, &c, 1);
        #ifdef DEBUG
        printf("read : %d -> 0x%02X ", n, (unsigned char)c);
        #endif
        // est-ce qu'on a lu 1 caractère ?
        if(n == 1) 
        {           
            // est-ce le début d'une trame ?        
            if(c == '$')
            {
              debutTrame = 1; 
            }             
            // est-ce qu'on est entrain de lire une trame ?
            if(debutTrame == 1)   
            {
              // on copie le caractère lu dans le buffer
              *(buffer + i) = c;
              i++;        
            }
            // est-ce que c'est la fin de la trame qu'on est entrain de lire ?
            if (debutTrame == 1 && c == '\n') 
            {
              fini = 1;
              debutTrame = 0;
            }
        }
        /*else
        {
            if(n == -1)
            {
                perror("read"); // message erreur système
                //printf("Erreur de lecture\n"); // message client
                //fini = 1;
            }
            else
            {
                printf("Aucune lecture !\n"); // message warning
            }
        }*/
    }
    while(i <= MAX && fini == 0);

    *(buffer + i) = 0x00; // fin de chaîne (attention à i > MAX !)

    printf("Trame lue :\n%s\n", buffer);

    /* Fermeture du port série */
    close (fd);
    //printf("Fermeture du peripherique avec succes !\n");

    free(buffer); // on libère la mémoire allouée

    return 0;
}

$ gcc -O2 test-port-com-usb.c 

$ ./a.out 
Trame lue :
$GPZDA,001448.799,06,01,1980,,.0000,E,0,00,0,00,,,M,,,,0000*01

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Mise en oeuvre d’un périphérique USB sous Linux

Thierry Vaira <  tvaira at free dot fr>

Mise en oeuvre d’un périphérique USB sous Linux

Prise en charge

Droits d’accès

Tests

Programmation en C

Thierry Vaira <>