USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)

1、usb設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)是1995年微軟、ibm等公司推出的一種新型通信標(biāo)準(zhǔn)總線，特點(diǎn)是速度快、價(jià)格低、自立供電、支持熱插拔等，其版本從早期的1.0、1.1已經(jīng)進(jìn)展到目前的2.0版本，2.0版本的最高數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到480mbit/s，能滿足包括視頻在內(nèi)的多種高速外部設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸要求，因?yàn)槠浔姸嗟膬?yōu)點(diǎn)，usb總線越來越多的被應(yīng)用到計(jì)算機(jī)與外設(shè)的接口中，芯片廠家也提供了多種usb接口芯片供設(shè)計(jì)者用法，為了開發(fā)出功能強(qiáng)大的usb設(shè)備，設(shè)計(jì)者往往需要自己開發(fā)usb設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)向來是windows開發(fā)中較難的一個(gè)方面，但是通過用法特地的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)包能減小開發(fā)的難度，提高工作效率，本文

2、用法compuware numega公司的driverstudio3.2開發(fā)包，開發(fā)了基于philips公司usb2.0控制芯片isp1581的usb設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。usb設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的模型圖1 usb驅(qū)動(dòng)程序模型usb設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是一種典型的wdm(windows driver model)驅(qū)動(dòng)程序，其程序模型1所示。用戶應(yīng)用程序工作在windows操作系統(tǒng)的用戶模式層，它不能挺直拜訪usb設(shè)備，當(dāng)需要拜訪時(shí)，通過調(diào)用操作系統(tǒng)的api(application programminginterface)函數(shù)生成i/o哀求信息包(irp)，irp被傳輸?shù)焦ぷ饔趦?nèi)核模式層的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，并通過驅(qū)動(dòng)程

3、序完成與ubs外設(shè)通信。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序包括兩層：函數(shù)驅(qū)動(dòng)程序?qū)雍涂偩€驅(qū)動(dòng)程序?qū)樱瘮?shù)驅(qū)動(dòng)程序一方面通過irp及api函數(shù)與應(yīng)用程序通信，另一方面調(diào)用相應(yīng)的總線驅(qū)動(dòng)程序，總線驅(qū)動(dòng)程序完成和外設(shè)硬件通信。usb總線驅(qū)動(dòng)程序已經(jīng)由操作系統(tǒng)提供，驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)的重點(diǎn)是函數(shù)驅(qū)動(dòng)程序。usb設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)用法driverstudio3.2開發(fā)usb設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序該驅(qū)動(dòng)程序的主要功能包括：從控制端點(diǎn)0讀取規(guī)定個(gè)數(shù)的數(shù)據(jù)、向端點(diǎn)0發(fā)出控制指令、從端點(diǎn)2批量讀數(shù)據(jù)、向端點(diǎn)2批量寫數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)采納driverstudio3.2驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)包及vc+6.0，用法開發(fā)包中的向?qū)С绦騞riverwizard就可以

4、便利的生成驅(qū)動(dòng)程序框架、模塊及部分程序源代碼，開發(fā)者只需要在功能模塊中加入自己的實(shí)現(xiàn)程序就能完成復(fù)雜的usb設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)，下面介紹用法driverwizard生成isp1581驅(qū)動(dòng)程序的過程：1)啟動(dòng)driverwizard，挑選driverworks project制造一個(gè)名為usbdio的vc+項(xiàng)目;2)在驅(qū)動(dòng)程序類型中挑選wdm driver，wdm function driver,在硬件設(shè)備所支持的總線類型中挑選usb(wdm only)，在usb vendor id(廠商識(shí)別碼)中填寫0741，在usb product id(產(chǎn)品識(shí)別碼)中填寫0821;3)增強(qiáng)usb設(shè)備端點(diǎn)，設(shè)

5、置端點(diǎn)2為批量輸入/輸出傳輸方式;4)在驅(qū)動(dòng)程序支持的功能項(xiàng)中挑選read、write、device control、cleanup;5)挑選自動(dòng)產(chǎn)生批量讀及批量寫程序代碼;6)在i/o哀求irp處理方式中挑選none，即irp不排隊(duì);7)在接口的打開方式中挑選symbolic link:usbdiodevice，即應(yīng)用程序以符號(hào)鏈接名打開設(shè)備;8)定義應(yīng)用程序調(diào)用deviceiocontrol函數(shù)對(duì)wdm驅(qū)動(dòng)程序通信的控制指令，結(jié)果2所示。圖2 定義控制代碼9)最后挑選完成并確認(rèn)生成新的項(xiàng)目信息，向?qū)С绦蚓蜁?huì)在usbdio名目中生成一個(gè)名為usbdio的項(xiàng)目文件，其中包括了isp1581驅(qū)動(dòng)

6、程序框架、模塊及部分源代碼。usb設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編程在用法driverwizard生成驅(qū)動(dòng)程序框架、模塊及部分程序源代碼后，開發(fā)者只需完成圖2中三個(gè)控制代碼所對(duì)應(yīng)的三個(gè)功能模塊的編程：模塊usbdio_ioctl_id_code_handler的功能是從控制端點(diǎn)0讀取數(shù)據(jù)，模塊usbdio_ioctl_test_command_handler的功能是向控制端點(diǎn)0發(fā)送一個(gè)控制指令，模塊usbdio_ioctl_dma_command_handler的功能是向控制端點(diǎn)0發(fā)送一個(gè)要求usb設(shè)備舉行dma傳輸?shù)目刂浦噶?，下面是第一個(gè)模塊的編程實(shí)例。ntstatus usbdiodevice:usbdi

7、o_ioctl_id_code_handler(kirp i)ntstatus status = status_success;tpurb purb;ulong numdata;numdata=*(puchar)i.ioctlbuffer();/設(shè)置讀取的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)purb=m_lower.buildvendorrequest(puchar)i.ioctlbuffer(),/驅(qū)動(dòng)程序存放讀取的數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)numdata,/wlength，讀取的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)0,0x0c,/brequest0,/wvaluetrue,/inputtrue,null,0x0472,/windex,傳輸?shù)焦碳绦虻淖x數(shù)指令

8、碼urb_function_vendor_endpoint,null);if(purb=null)i.information() =0;status=status_insufficient_resources;elsei.information() =numdata;status=m_lower.submiturb(purb,null,null,0);delete purb;return status;對(duì)象i包含了應(yīng)用程序下傳的irp內(nèi)容，包括指令或數(shù)據(jù)等參數(shù)，函數(shù)buildvendorrequest用來分配并初始化一個(gè)用于廠商哀求的urb(usb request block)，該urb將作為

9、下傳irp的一個(gè)參數(shù)，通過函數(shù)submiturb發(fā)送給總線驅(qū)動(dòng)程序，以便完成與硬件的通信。在初始化urb時(shí)需要了解usb的傳輸方式及傳輸協(xié)議，該功能用法了usb的控制傳輸方式，該方式包括三個(gè)階段：設(shè)置階段、數(shù)據(jù)階段和狀態(tài)階段，其中數(shù)據(jù)階段可選，開發(fā)者主要關(guān)注設(shè)置階段中的8個(gè)關(guān)鍵字節(jié)的定義，8字節(jié)分成了5個(gè)字段，定義了傳輸哀求及相關(guān)信息，這8個(gè)字節(jié)的格式3所示。bmrequesttypebrequestwvaluewindexwlength圖3 usb設(shè)置數(shù)據(jù)格式bmrequesttype：1字節(jié)，用來指定數(shù)據(jù)流淌的方向，哀求的類型，以及接收者。brequest：1字節(jié)，用來指定哀求。wvalu

10、e：2字節(jié)，主機(jī)用來傳輸信息給設(shè)備，開發(fā)者可以按照狀況自己定義。windex：2字節(jié)，主機(jī)用來傳輸信息給設(shè)備，開發(fā)者可以按照狀況自己定義。wlength：2字節(jié)，包含數(shù)據(jù)階段中接下來要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)數(shù)目。以上字段的應(yīng)用已經(jīng)在程序注釋中標(biāo)出，在此不再贅述。usb設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的安裝及調(diào)用usb設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的安裝驅(qū)動(dòng)程序編譯完成后會(huì)生成一個(gè)名為usbdio.sys的文件，即usb設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，另外在用法向?qū)С绦騱izarddriver生成驅(qū)動(dòng)程序時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)名為usbdio.inf的驅(qū)動(dòng)程序安裝程序，對(duì)此程序只需稍做修改就能正常用法，詳細(xì)是將類改為usb，即 "aimg_xzzaz&quo

11、t; file="http:/images/smilies/default/titter.gif" lazyloadthumb="1" border="0" alt="" />id_0821，其中0471是usb控制芯片的廠商識(shí)別碼，0821是usb設(shè)備標(biāo)識(shí)碼。驅(qū)動(dòng)程序安裝過程是：將usb設(shè)備加電，連入計(jì)算機(jī)的usb接口，這時(shí)候會(huì)看到windows操作系統(tǒng)提醒發(fā)覺新硬件，提問是否安裝驅(qū)動(dòng)程序，挑選是，然后挑選驅(qū)動(dòng)程序所在文件夾，挑選文件usbdio.inf即可完成安裝。usb設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的調(diào)用為了完成對(duì)驅(qū)動(dòng)程

12、序的調(diào)用，筆者用法vc+6.0編寫了usb應(yīng)用程序包，程序包共由五個(gè)功能模塊組成，用戶通過調(diào)用這些模塊即可便利的完成對(duì)usb外設(shè)的控制及讀寫，這些模塊如下：1)int ctrlreaddata(unsigned char usbselect,unsigned char*rbuffer,unsigned charnumdata)，主要功能是讀取isp1581控制端點(diǎn)0發(fā)來的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存放在緩沖區(qū)rbuffer中。2)int ctrlsendtestcommand(unsigned char usbselect,unsigned short int testcommand)，主要功能是發(fā)送測(cè)試指令

13、，變量testcommand定義了測(cè)試指令。3) int ctrlsenddmacommand(unsigned char usbselect,unsigned chardmadirection,unsigned char ramselect,unsigned longdmalength)，主要功能是發(fā)送dma傳輸指令，變量dmadirection定義數(shù)據(jù)傳輸方向，ramselect定義將要操作的usb外設(shè)的存儲(chǔ)器，dmalength定義了數(shù)據(jù)傳輸總數(shù)。4)int dmaread(unsigned char usbselect,unsigned char *rbuffer,intlen,int waittime)，主要功能是計(jì)算機(jī)批量讀取isp1581中的數(shù)據(jù)，而isp1581以dma方式從外部ram讀取數(shù)據(jù)。5)int dmawrite(unsigned char usbselect, unsigned char *rbuffer,int len, int waittime)，主要功能是計(jì)算機(jī)批量寫數(shù)據(jù)到isp1581，而isp1581將以dma方式寫數(shù)據(jù)到外部ram。結(jié)語usb設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開