USB設備驅動程序開發(fā)

　　引言

　　USB總線是1995年微軟、IBM等公司推出的一種新型通信標準總線，特點是速度快、價格低、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(shù)據(jù)傳輸速度達到480Mbit/s，能滿足包括視頻在內(nèi)的多種高速外部設備的數(shù)據(jù)傳輸要求，由于其眾多的優(yōu)點，USB總線越來越多的被應用到計算機與外設的接口中，芯片廠家也提供了多種USB接口芯片供設計者使用，為了開發(fā)出功能強大的USB設備，設計者往往需要自己開發(fā)USB設備驅動程序，驅動程序開發(fā)一直是Windows開發(fā)中較難的一個方面，但是通過使用專門的驅動程序開發(fā)包能減小開發(fā)的難度，提高工作效率，本文使用Compuware Numega公司的DriverStudio3.2開發(fā)包，開發(fā)了基于NXP公司USB2.0控制芯片ISP1581的USB設備驅動程序。

　　USB設備驅動程序的模型

　　USB設備驅動程序是一種典型的WDM(Windows Driver Model)驅動程序，其程序模型如圖1所示。用戶應用程序工作在Windows操作系統(tǒng)的用戶模式層，它不能直接訪問USB設備，當需要訪問時，通過調(diào)用操作系統(tǒng)的API(Application programming interface)函數(shù)生成I/O請求信息包(IRP)，IRP被傳輸?shù)焦ぷ饔趦?nèi)核模式層的設備驅動程序，并通過驅動程序完成與UBS外設通信。設備驅動程序包括兩層：函數(shù)驅動程序層和總線驅動程序層，函數(shù)驅動程序一方面通過IRP及API函數(shù)與應用程序通信，另一方面調(diào)用相應的總線驅動程序，總線驅動程序完成和外設硬件通信。USB總線驅動程序已經(jīng)由操作系統(tǒng)提供，驅動程序開發(fā)的重點是函數(shù)驅動程序。

　　USB設備驅動程序的設計

　　使用DriverStudio3.2開發(fā)USB設備驅動程序

　　該驅動程序的主要功能包括：從控制端點0讀取規(guī)定個數(shù)的數(shù)據(jù)、向端點0發(fā)出控制命令、從端點2批量讀數(shù)據(jù)、向端點2批量寫數(shù)據(jù)，驅動程序的開發(fā)采用DriverStudio3.2驅動程序開發(fā)包及VC++6.0，使用開發(fā)包中的向導程序DriverWizard就可以方便的生成驅動程序框架、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現(xiàn)程序就能完成復雜的USB設備驅動程序設計，下面介紹使用DriverWizard生成ISP1581驅動程序的過程：

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

　　(2)在驅動程序類型中選擇WDM Driver，WDM Function Driver,在硬件設備所支持的總線類型中選擇USB(WDM Only)，在USB Vendor ID(廠商識別碼)中填寫0741，在USB Product ID(產(chǎn)品識別碼)中填寫0821;

　　(3)增加USB設備端點，設置端點2為批量輸入/輸出傳輸方式;

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

　　(5)選擇自動產(chǎn)生批量讀及批量寫程序代碼;

　　(6)在I/O請求IRP處理方式中選擇None，即IRP不排隊;

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

　　(8)定義應用程序調(diào)用DeviceIo Control 函數(shù)對WDM驅動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，向導程序就會在usbdio目錄中生成一個名為USBDIO的項目文件，其中包括了ISP1581驅動程序框架、模塊及部分源代碼。

USB設備驅動程序的編程

　　在使用DriverWizard生成驅動程序框架、模塊及部分程序源代碼后，開發(fā)者只需完成圖2中三個控制代碼所對應的三個功能模塊的編程：模塊USBDIO_IOCTL_ ID_CODE_Handler的功能是從控制端點0讀取數(shù)據(jù)，模塊USBDIO_IOCTL_ TEST_COMMAND_Handler的功能是向控制端點0發(fā)送一個控制命令，模塊USBDIO_IOCTL_DMA_COMMAND _Handler的功能是向控制端點0發(fā)送一個要求USB設備進行DMA傳輸?shù)目刂泼睿旅媸堑谝粋€模塊的編程實例。

　　NTSTATUS USBDIODevice::USBDIO

　　_IOCTL_ID_CODE_Handler(KIrp I)

　　{

　　NTSTATUS status =STATUS_

　　SUCCESS;

　　t Entering USBDIODevice

　　::USBDIO _IOCTL_ID_ CODE_

　　Handler, I EOL;

　　PURB pUrb;

　　ULONG numData;

　　numData=*(PUCHAR)I.IoctlBuffer();

　　//設置讀取的數(shù)據(jù)個數(shù)

　　pUrb=m_Lower.BuildVendorRequest(

　　(PUCHAR)I.IoctlBuffer(),//驅動程

　　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)個數(shù)

　　0,

　　0x0c,//bRequest 0,//wValue

　　TRUE,//input

　　TRUE,

　　NULL,

　　0x0472,//wIndex,傳輸?shù)焦碳绦?/p>

　　的讀數(shù)命令碼

　　URB_FUNCTION_VENDOR_ENDPOINT,

　　NULL

　　);

　　if(pUrb==NULL)

　　{

　　I.Information() =0;

　　status=STATUS_INSUFFICIENT_

　　RESOURCES;

　　}

　　else

　　{

　　I.Information() =numData;

　　tatus=m_Lower.SubmitUrb(pUrb,NULL,

　　NULL,0);

　　delete pUrb;

　　}

　　return status;

　　}