VUDC 虚拟设备控制器与 Gadget

1. 用途

usbip-vudc不是把物理USB device反向导出，而是实现软件UDC，使Linux Gadget通过网络出现在远端VHCI上：

ConfigFS Function
 -> Composite Gadget
 -> UDC Core
 -> usbip-vudc
 -> TCP
 -> remote vhci-hcd

2. 实例化

vudc_main.c以模块参数num决定实例数，默认1。模块创建usbip-vudc.N平台设备并由同名platform driver probe。

vudc_probe()初始化虚拟硬件后调用usb_add_gadget_udc()，因此实例出现在：

/sys/class/udc/usbip-vudc.0

它不依赖RK3588 DWC3 UDC或USB PHY，也不会从物理Type-C端口输出信号。

3. Gadget对象

vudc内嵌usb_gadget，最大速度为High Speed；它提供EP0、15个IN和15个OUT endpoint，共31个虚拟endpoint。对象还维护：

• 当前usb_gadget_driver；
• EP0及多个vep；
• address、device status和设备descriptor缓存；
• pullup/connected状态；
• 收到的Host URB队列；
• completion TX队列；
• 传输timer。

vep实现usb_ep，保存endpoint descriptor、type、halt/wedge及vrequest队列。

4. UDC Ops

VUDC实现标准Gadget操作：

• endpoint enable/disable；
• request alloc/free；
• queue/dequeue；
• set_halt/set_wedge；
• pullup；
• udc_start/udc_stop；
• get_frame及设备状态相关操作。

因此configfs/composite function无需感知后端是网络而非硬件UDC。

5. ConfigFS绑定

典型流程：

modprobe usbip-vudc num=1
mount -t configfs none /sys/kernel/config
cd /sys/kernel/config/usb_gadget
mkdir g1
# 配置descriptor、configuration和function
echo usbip-vudc.0 > g1/UDC
usbipd --device

本树tools/usb/usbip/vudc/vudc_server_example.sh给出ACM Gadget示例。

6. Host请求接收

v_rx_loop()接收远端VHCI的CMD_SUBMIT/CMD_UNLINK。SUBMIT被转换为urbp：

• 根据ep地址找到vep；
• 分配URB及buffer；
• 验证transfer length和ISO packet数；
• 接收OUT数据；
• 放入urb_queue。

EP0 standard request部分由VUDC处理，其余交给gadget driver的setup()。

7. 请求撮合

Gadget function调用usb_ep_queue()提交vrequest；远端Host提交的是urbp。vudc_transfer.c在相同endpoint上撮合二者：

Host URB buffer <-> Gadget request buffer

按照方向复制数据，更新两侧actual/status，并处理short packet、zero packet、halt、setup/data/status stage。

传输timer模拟frame推进。源码对周期带宽主要采用软件limit，并不等价于真实UDC的微帧调度。

8. 返回路径

完成的urbp包装为tx_item(TX_SUBMIT)；取消结果为TX_UNLINK。v_tx_loop()发送RET_SUBMIT/RET_UNLINK及IN payload、ISO descriptor。

Gadget request completion仍通过Gadget API回调function driver。

9. 描述符和用户态发现

VUDC sysfs提供：

• usbip_sockfd；
• usbip_status；
• 二进制dev_desc。

usbipd --device读取虚拟设备descriptor并响应远端DEVLIST/IMPORT。导入时busid是usbip-vudc.N，不是物理USB busid。

10. 限制

• 仅模拟UDC语义，不模拟真实PHY/link power state；
• VUDC的timer传输路径当前对isochronous URB直接返回-EXDEV，不能用作ISO Gadget后端；
• 远端Host完全控制USB请求，Gadget function必须按不可信输入设计；
• 不能同时把一个VUDC绑定给多个Gadget或多个网络连接；
• 删除模块前必须解除ConfigFS Gadget和socket连接。