USB設備驅動(dòng)程序設計

　　引言

　　USB總線(xiàn)是1995年微軟、IBM等公司推出的一種新型通信標準總線(xiàn)，特點(diǎn)是速度快、價(jià)格低、獨立供電、支持熱插拔等，其版本從早期的1.0、1.1已經(jīng)發(fā)展到目前的2.0版本，2.0版本的最高數據傳輸速度達到480Mbit/s，能滿(mǎn)足包括視頻在內的多種高速外部設備的數據傳輸要求，由于其眾多的優(yōu)點(diǎn)，USB總線(xiàn)越來(lái)越多的被應用到計算機與外設的接口中，芯片廠(chǎng)家也提供了多種USB接口芯片供設計者使用，為了開(kāi)發(fā)出功能強大的USB設備，設計者往往需要自己開(kāi)發(fā)USB設備驅動(dòng)程序，驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)一直是Windows開(kāi)發(fā)中較難的一個(gè)方面，但是通過(guò)使用專(zhuān)門(mén)的驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)包能減小開(kāi)發(fā)的難度，提高工作效率，本文使用Compuware Numega公司的DriverStudio3.2開(kāi)發(fā)包，開(kāi)發(fā)了基于NXP公司USB2.0控制芯片ISP1581的USB設備驅動(dòng)程序。

　　USB設備驅動(dòng)程序的模型

　　USB設備驅動(dòng)程序是一種典型的WDM(Windows Driver Model)驅動(dòng)程序，其程序模型如圖1所示。用戶(hù)應用程序工作在Windows操作系統的用戶(hù)模式層，它不能直接訪(fǎng)問(wèn)USB設備，當需要訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，通過(guò)調用操作系統的API(Application programming interface)函數生成I/O請求信息包(IRP)，IRP被傳輸到工作于內核模式層的設備驅動(dòng)程序，并通過(guò)驅動(dòng)程序完成與UBS外設通信。設備驅動(dòng)程序包括兩層：函數驅動(dòng)程序層和總線(xiàn)驅動(dòng)程序層，函數驅動(dòng)程序一方面通過(guò)IRP及API函數與應用程序通信，另一方面調用相應的總線(xiàn)驅動(dòng)程序，總線(xiàn)驅動(dòng)程序完成和外設硬件通信。USB總線(xiàn)驅動(dòng)程序已經(jīng)由操作系統提供，驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)是函數驅動(dòng)程序。

　　USB設備驅動(dòng)程序的設計

　　使用DriverStudio3.2開(kāi)發(fā)USB設備驅動(dòng)程序

　　該驅動(dòng)程序的主要功能包括：從控制端點(diǎn)0讀取規定個(gè)數的數據、向端點(diǎn)0發(fā)出控制命令、從端點(diǎn)2批量讀數據、向端點(diǎn)2批量寫(xiě)數據，驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)采用DriverStudio3.2驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)包及VC++6.0，使用開(kāi)發(fā)包中的向導程序DriverWizard就可以方便的生成驅動(dòng)程序框架、模塊及部分程序源代碼，開(kāi)發(fā)者只需要在功能模塊中加入自己的實(shí)現程序就能完成復雜的USB設備驅動(dòng)程序設計，下面介紹使用DriverWizard生成ISP1581驅動(dòng)程序的過(guò)程：

　　(1)啟動(dòng)DriverWizard，選擇DriverWorks Project創(chuàng )造一個(gè)名為USBDIO的VC++項目;

　　(2)在驅動(dòng)程序類(lèi)型中選擇WDM Driver，WDM Function Driver,在硬件設備所支持的總線(xiàn)類(lèi)型中選擇USB(WDM Only)，在USB Vendor ID(廠(chǎng)商識別碼)中填寫(xiě)0741，在USB Product ID(產(chǎn)品識別碼)中填寫(xiě)0821;

　　(3)增加USB設備端點(diǎn)，設置端點(diǎn)2為批量輸入/輸出傳輸方式;

　　(4)在驅動(dòng)程序支持的功能項中選擇Read、Write、Device Control、Cleanup;

　　(5)選擇自動(dòng)產(chǎn)生批量讀及批量寫(xiě)程序代碼;

　　(6)在I/O請求IRP處理方式中選擇None，即IRP不排隊;

　　(7)在接口的打開(kāi)方式中選擇Symbolic link:UsbdioDevice，即應用程序以符號鏈接名打開(kāi)設備;

　　(8)定義應用程序調用DeviceIo Control 函數對WDM驅動(dòng)程序通信的控制命令，結果如圖2所示。

　　(9)最后選擇完成并確認生成新的項目信息，向導程序就會(huì )在usbdio目錄中生成一個(gè)名為USBDIO的項目文件，其中包括了ISP1581驅動(dòng)程序框架、模塊及部分源代碼。