libusb设备打开失败问题分析与解决

问题背景

在使用libusb库进行USB设备开发时，开发者可能会遇到一个常见问题：通过libusb_open函数打开设备时返回LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE错误，而使用libusb_open_device_with_vid_pid却能正常打开设备。这种情况通常发生在Windows 10系统下，针对自定义的WinUSB设备。

问题现象分析

从开发者提供的代码片段可以看出，问题的核心在于设备列表的管理方式。开发者首先通过libusb_get_device_list获取所有USB设备列表，然后遍历查找特定VID/PID的设备，找到目标设备后保存其引用，最后调用libusb_free_device_list释放设备列表。

根本原因

问题的根本原因在于对libusb设备引用计数的理解不足。当调用libusb_free_device_list时，它会释放设备列表中所有设备的引用计数。如果开发者没有增加目标设备的引用计数（通过libusb_ref_device），那么在释放列表后，目标设备的引用计数会变为0，导致设备被释放。此时再尝试通过libusb_open打开这个已被释放的设备，自然会返回LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE错误。

解决方案

解决这个问题有以下几种方法：

1. 增加设备引用计数：在保存目标设备指针前，调用libusb_ref_device增加其引用计数，这样即使释放设备列表，目标设备也不会被真正释放。

2. 延迟释放设备列表：在完成所有设备操作前，不要释放设备列表，这样可以确保设备指针有效。

3. 使用libusb_open_device_with_vid_pid：这个函数内部会处理设备引用计数的问题，因此能够正常工作。

最佳实践建议

1. 理解引用计数机制：libusb使用引用计数管理设备对象，任何保存设备指针的操作都应考虑引用计数。

2. 错误处理：在使用libusb函数时，应始终检查返回值，并正确处理错误情况。

3. 资源管理：确保在适当的时候释放资源，避免内存泄漏或无效指针访问。

4. 版本更新：虽然问题与版本无关，但保持使用最新稳定版本的libusb（当前为1.0.27）可以获得更好的兼容性和性能。

代码修正示例

以下是修正后的代码片段，展示了如何正确处理设备引用计数：

int main() {
    libusb_device *usb_dev = NULL;
    libusb_device_handle *dev_handle = NULL;
    libusb_context *ctx = NULL;
    
    // 初始化libusb
    libusb_init(&ctx);
    libusb_set_option(ctx, LIBUSB_OPTION_USE_USBDK);
    
    // 获取设备列表
    libusb_device **device_list;
    int num_devices = libusb_get_device_list(NULL, &device_list);
    
    // 查找目标设备
    for (int i = 0; i < num_devices; i++) {
        libusb_device *dev = device_list[i];
        libusb_device_descriptor dev_desc;
        libusb_get_device_descriptor(dev, &dev_desc);
        
        if(dev_desc.idVendor == DM_USBD_VID && dev_desc.idProduct == DM_USBD_PID) {
            usb_dev = libusb_ref_device(dev); // 增加引用计数
            break;
        }
    }
    
    // 释放设备列表
    libusb_free_device_list(device_list, 1);
    
    if(usb_dev == NULL) {
        libusb_exit(ctx);
        return -1;
    }
    
    // 打开设备
    int e = libusb_open(usb_dev, &dev_handle);
    if(e < 0) {
        printf("打开失败: %s\n", libusb_strerror(e));
        libusb_unref_device(usb_dev); // 释放设备引用
        libusb_exit(ctx);
        return -1;
    }
    
    printf("设备打开成功\n");
    
    // 清理资源
    libusb_close(dev_handle);
    libusb_unref_device(usb_dev);
    libusb_exit(ctx);
    
    return 0;
}

通过理解libusb的设备管理机制和正确使用引用计数，可以避免这类设备打开失败的问题，确保USB设备通信的稳定性。