USB设备驱动程序开发

引言

　　USB总线是1995年微软、IBM等公司推出的一种新型通信标准总线，特点是速度快、价格低、独立供电、支持热插拔等，其版本从早期的1.0、1.1已经发展到目前的2.0版本，2.0版本的最高数据传输速度达到480Mbit/s，能满足包括视频在内的多种高速外部设备的数据传输要求，由于其众多的优点，USB总线越来越多的被应用到计算机与外设的接口中，芯片厂家也提供了多种USB接口芯片供设计者使用，为了开发出功能强大的USB设备，设计者往往需要自己开发USB设备驱动程序，驱动程序开发一直是Windows开发中较难的一个方面，但是通过使用专门的驱动程序开发包能减小开发的难度，提高工作效率，本文使用Compuware Numega公司的DriverStudio3.2开发包，开发了基于NXP公司USB2.0控制芯片ISP1581的USB设备驱动程序。

　　USB设备驱动程序的模型

　　USB设备驱动程序是一种典型的WDM(Windows Driver Model)驱动程序，其程序模型如图1所示。用户应用程序工作在Windows操作系统的用户模式层，它不能直接访问USB设备，当需要访问时，通过调用操作系统的API(Application PROGRAMMING interface)函数生成I/O请求信息包(IRP)，IRP被传输到工作于内核模式层的设备驱动程序，并通过驱动程序完成与UBS外设通信。设备驱动程序包括两层：函数驱动程序层和总线驱动程序层，函数驱动程序一方面通过IRP及API函数与应用程序通信，另一方面调用相应的总线驱动程序，总线驱动程序完成和外设硬件通信。USB总线驱动程序已经由操作系统提供，驱动程序开发的重点是函数驱动程序。

　　USB设备驱动程序的设计

　　使用DriverStudio3.2开发USB设备驱动程序

　　该驱动程序的主要功能包括：从控制端点0读取规定个数的数据、向端点0发出控制命令、从端点2批量读数据、向端点2批量写数据，驱动程序的开发采用DriverStudio3.2驱动程序开发包及VC++6.0，使用开发包中的向导程序DriverWizard就可以方便的生成驱动程序框架、模块及部分程序源代码，开发者只需要在功能模块中加入自己的实现程序就能完成复杂的USB设备驱动程序设计，下面介绍使用DriverWizard生成ISP1581驱动程序的过程：

　　(1)启动DriverWizard，选择DriverWorks Project创造一个名为USBDIO的VC++项目;

　　(2)在驱动程序类型中选择WDM Driver，WDM Function Driver,在硬件设备所支持的总线类型中选择USB(WDM Only)，在USB Vendor ID(厂商识别码)中填写0741，在USB Product ID(产品识别码)中填写0821;

　　(3)增加USB设备端点，设置端点2为批量输入/输出传输方式;

　　(4)在驱动程序支持的功能项中选择Read、Write、Device Control、Cleanup;

　　(5)选择自动产生批量读及批量写程序代码;

　　(6)在I/O请求IRP处理方式中选择None，即IRP不排队;

　　(7)在接口的打开方式中选择Symbolic link:UsbdioDevice，即应用程序以符号链接名打开设备;

　　(8)定义应用程序调用DeviceIo Control 函数对WDM驱动程序通信的控制命令，结果如图2所示。

　　(9)最后选择完成并确认生成新的项目信息，向导程序就会在usbdio目录中生成一个名为USBDIO的项目文件，其中包括了ISP1581驱动程序框架、模块及部分源代码。

　　USB设备驱动程序的编程

　　在使用DriverWizard生成驱动程序框架、模块及部分程序源代码后，开发者只需完成图2中三个控制代码所对应的三个功能模块的编程：模块USBDIO_IOCTL_ ID_CODE_Handler的功能是从控制端点0读取数据，模块USBDIO_IOCTL_ TEST_COMMAND_Handler的功能是向控制端点0发送一个控制命令，模块USBDIO_IOCTL_DMA_COMMAND _Handler的功能是向控制端点0发送一个要求USB设备进行DMA传输的控制命令，下面是第一个模块的编程实例。

　　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();

　　//设置读取的数据个数

　　pUrb=m_Lower.BuildVendorRequest(

　　(PUCHAR)I.IoctlBuffer(),//驱动程

　　序存放读取的数据的内存区

　　numData,//wLength，读取的数据个数

　　0,

　　0x0c,//bRequest 0,//wValue

　　TRUE,//input

　　TRUE,

　　NULL,

　　0x0472,//wIndex,传输到固件程序

　　的读数命令码

　　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;

　　}

对象I包含了应用程序下传的IRP内容，包括命令或数据等参