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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(shè)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(yīng)用到計算機與外設(shè)的接口中，芯片廠家也提供了多種USB接口芯片供設(shè)計者使用，為了開發(fā)出功能強大的USB設(shè)備，設(shè)計者往往需要自己開發(fā)USB設(shè)備驅(qū)動程序，驅(qū)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(qū)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PHILIPS公司USB2.0控制芯片ISP1581的USB設(shè)備驅(qū)動程序。
USB設(shè)備驅(qū)動程序的模型
圖1 USB驅(qū)動程序模型
USB設(shè)備驅(qū)動程序是一種典型的WDM(Windows Driver Model)驅(qū)動程序，其程序模型如圖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，它不能直接訪問USB設(shè)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(shè)備驅(qū)動程序，并通過驅(qū)動程序完成與UBS外設(shè)通信。設(shè)備驅(qū)動程序包括兩層：函數(shù)驅(qū)動程序?qū)雍涂偩�驅(qū)動程序?qū)�，函�?shù)驅(qū)動程序一方面通過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)動程序，總線驅(qū)動程序完成和外設(shè)硬件通信。USB總線驅(qū)動程序已經(jīng)由操作系統(tǒng)提供，驅(qū)動程序開發(fā)的重點是函數(shù)驅(qū)動程序。
USB設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計
使用DriverStudio3.2開發(fā)USB設(shè)備驅(qū)動程序
該驅(qū)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(qū)動程序的開發(fā)采用DriverStudio3.2驅(qū)動程序開發(fā)包及VC++6.0，使用開發(fā)包中的向?qū)С绦駾riverWizard就可以方便的生成驅(qū)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(fù)雜的USB設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計，下面介紹使用DriverWizard生成ISP1581驅(qū)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(qū)動程序類型中選擇WDM Driver，WDM Function Driver,在硬件設(shè)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(shè)備端點，設(shè)置端點2為批量輸入/輸出傳輸方式;
4)在驅(qū)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(yīng)用程序以符號鏈接名打開設(shè)備;
8)定義應(yīng)用程序調(diào)用DeviceIoControl函數(shù)對WDM驅(qū)動程序通信的控制命令，結(jié)果如圖2所示。
圖2 定義控制代碼
9)最后選擇完成并確認生成新的項目信息，向?qū)С绦蚓蜁趗sbdio目錄中生成一個名為USBDIO的項目文件，其中包括了ISP1581驅(qū)動程序框架、模塊及部分源代碼。
USB設(shè)備驅(qū)動程序的編程
在使用DriverWizard生成驅(qū)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(yīng)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(shè)備進行DMA傳輸?shù)目刂泼�，下面是第一個模塊的編程實例。
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(shè)置讀取的數(shù)據(jù)個數(shù)
pUrb=m_Lower.BuildVendorRequest(
(PUCHAR)I.IoctlBuffer(),//驅(qū)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)焦碳绦虻淖x數(shù)命令碼
URB_FUNCTION_VENDOR_ENDPOINT,
NULL
);
if(pUrb==NULL)
{
I.Information() =0;
status=STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;
}
else
{
I.Information() =numData;
status=m_Lower.SubmitUrb(pUrb,NULL,NULL,0);
delete pUrb;
}
return status;
}
作者：陳新忠 中國電子科技集團公司第二十研究所 來源：電子產(chǎn)品世界
