Windows_XP_环境下USB_设备驱动程序的开发

《国外电子元器件》２００７年第７期２００７年７月公里数为９９．９９ｋｍ）等功能；能够实现起步价、每公里收费、车型及加费里程的参数预置（如：起步价７．００元；３ｋｍ后，２．４０元／ｋｍ；计费超过２０．００元，每公里加收５０％的车费等），且预置参数可调范围广。

由于采用ＣＰＬＤ大规模可编程逻辑器件，整机功耗小、抗干扰能力强、系统稳定、工作可靠、升级方便。

另外，由于器件资源尚有较大的扩展空间，根据实际需要，系统可方便地增加所需功能，如通过器件内部编程增加时钟功能，既可为司机和乘客提供方便，又能为夜间行车自动调整收费标准提供参考；还可以通过ＦＰＧＡ的输出引线控制语音器件，对顾客发出问候语，提醒其所要收缴的费用等；也可以通过ＦＰＧＡ的输出引线控制打印机打印发票等。

参考文献：［１］王振红．ＶＨＤＬ数字电路设计与应用实践教程［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００３．［２］阎石．电子技术基础（数字部分）［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２０００．［３］张原．可编程逻辑器件设计及应用［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００３．［４］潘松．ＣＰＬＤ／ＦＰＧＡ在电子设计中的应用前景［Ｊ］．电子技术应用，１９９９，２５（７）：６－８．［５］ＭａｒｋＺｗｏｌｉｎｓｋｉ．ＶＨＤＬ数字系统设计［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００２．收稿日期：２００７－０３－１２咨询编号：０７０７０７●应用与设计ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ环境下ＵＳＢ设备驱动程序的开发陆原，魏杰，孟玮（河北大学电子信息工程学院，河北保定０７１０００）摘要：分析了ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ系统中ＷＤＭ驱动程序的结构特点，简单介绍了ＵＳＢ的协议以及工作原理。

结合数据采集实例，介绍了开发工具ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ的功能，并借助该工具对ＵＳＢ驱动程序开发和安装过程进行了说明。

关键词：驱动程序；ＷＤＭ；ＵＳＢ；ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ中图分类号：ＴＰ３１６文献标识码：Ａ文章编号：１００６－６９７７（２００７）０７－００２８－０３ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＵＳＢｄｅｖｉｃｅｄｒｉｖｅｒｐｒｏｇｒａｍｕｎｄｅｒＷｉｎｄｏｗｓＸＰＬＵＹｕａｎ，ＷＥＩＪｉｅ，ＭＥＮＧＷｅｉ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅＢｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１０００Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆＷＤＭｉｎＷｉｎｄｏｗｓＸＰａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＵＳＢａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＵＳＢｉｓｃｌａｒｉｆｉｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏａｎｅｘａｍｐｌｅａｂｏｕｔｄａｔａ－ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｏｆｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｄｒｖｉｅｒｐｒｏｇｒａｍｉｓｇｅｎｅｒａｌｉｔｙ，ａｎｄｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇａｎｄｉｎｓｔａｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｒｉｖｅｒｐｒｏｇｒａｍ；ＷＤＭ；ＵＳＢ；ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ１引言ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ具有运行可靠、稳定且速度快的特点，操作人性化，且使用比较普及。

ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ，通用串行总线）具有连接单一化、即插即用、支持热插拔等特点，简化了ＰＣ和外围设备的连接过程。

在开发采用ＵＳＢ接口与ＰＣ连接的外围设备时，大都涉及到开发接口器件驱动程序的问题。

本文以实现数据采集功能为例，借助驱动开发工具ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ３．１开发出ＵＳＢ设备的驱动程序。

２ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ系统及其ＷＤＭ结构ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ运行平台支持两种模式：用户模式和内核模式。

用户模式下，应用程序接口调用函数"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""－２８－在一些例程的帮助下可完成向设备读写数据功能。

操作系统创建一个称为Ｉ／Ｏ请求包（ＩＲＰ）的数据结构，并将ＩＲＰ送入设备驱动的一个入口点。

而在内核模式下，设备驱动执行ＩＲＰ并最终完成与硬件的数据访问。

驱动程序工作于内核模式，既可以直接访问硬件，也可以通过硬件抽象层提供的一些功能实现对硬件的访问。

ＷＤＭ（ＷｉｎｄｏｗｓＤｒｉｖｅｒＭｏｄｅ，Ｗｉｎｄｏｗｓ驱动程序模型）是Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ推出的一种驱动程序模型，由运行于内核模式的系统级代码组成，在应用程序和设备之间采用分层驱动的方法，其中包含三种类型的驱动程序，其可能的一种结构如图１所示。

总线驱动程序负责驱动Ｉ／Ｏ总线，处理总线上的全部事务，控制对其总线所有设备的访问。

功能驱动程序用于驱动一个单独的设备，控制并实现该设备的主要功能。

过滤驱动程序用于过滤向设备、设备类或总线Ｉ／Ｏ发送请求，可服务于多个设备，还可进一步划分，这部分是可选的。

３ＵＳＢ的驱动结构ＵＳＢ设备所采用的驱动程序是一种典型的ＷＤＭ驱动程序。

在ＷＤＭ驱动程序中，即插即用（ＰｎＰ）管理器负责通知操作系统何时添加（或删除）设备，并使用ＩＮＦ文件来查找新设备的驱动程序。

驱动程序基本组成结构如图２所示，包括以下部分：驱动入口程序例程ＤｒｉｖｅｒＥｎｔｒｙ（）：处理驱动程序的初始化；即插即用例程ＡｄｄＤｅｖｉｃｅ（）和ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＰＮＰ处理例程：处理ＰｎＰ设备的添加、删除和停止；分发例程Ｃｒｅａｔ（）、Ｒｅａｄ（）、ＩＯＣＴＬ（）等：处理用户程序发出的各种Ｉ／Ｏ请求；电源管理例程：处理电源管理请求；卸载例程：处理驱动程序的卸载。

另外，在驱动程序的加载方面，ＷＤＭ不是通过驱动程序的名称来识别的，而是通过一个符号链接名或一个１２８ｂｉｔ的ＧＵＩＤ（全局惟一标识符）来识别。

ＵＳＢ设备的接口可以有若干个端点（ｅｎｄｐｉｏｎｔ），端点作为通信管道的终点，有四种类型：批量（Ｂｕｌｋ），控制（Ｃｏｎｔｒｏｌ），中断（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ）和同步（Ｉｓｏｃｈｒｏｎｏｕｓ）。

这些类型都需要在驱动程序中进行描述。

ＵＳＢ设备的端点０默认为控制方式，可以初始化系统，设备并加电并收到一个总线复位命令后，端点０就可以访问。

与端点类型对应的是定义了四种数据传输方式，根据开发系统也对其在驱动程序中进行定义，具体包括：控制方式：用于发送和接收ＵＳＢ定义的结构化信息；批量方式：用于发送或接收小块无结构数据；中断方式：与批量管道相似，但包括一个最大延迟；同步方式：用于发送或接收有周期保证的大块无数据结构。

４利用ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ３．１开发驱动程序４．１开发环境介绍首先，依次安装ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０，Ｗｉｎ－ｄｏｗｓＸＰＤＤＫ（驱动开发工具包）和ＮｕＭｅｇａＤｒｉｖｅｒ－Ｓｔｕｄｉｏ３．１。

其中ＤＤＫ是Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ公司提供的一个开发Ｗｉｎｄｏｗｓ驱动程序的工具包，是开发设备驱动程序所必须的软件组件。

ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ中的ＤｒｉｖｅｒＷｏｒｋｓ工具为开发ＷＤＭ设备驱动程序提供了一个自动化的方法，其中的类库将常用的操作封装起来，大大减少了编码工作量。

该产品中的ＤｒｉｖｅｒＷｉｚａｒｄ引导完成设备驱动程序开发的全过程，并能根据硬件种类自动生成设备驱动程序源代码。

４．２开发过程以完成数据采集为例，介绍ＵＳＢ设备驱动程序的开发。

建立ＷＤＭ编程环境，利用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋打开ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ中的ＤＤＫＢｕｉｌｄＳｅｔｔｉｎｇｓ，设置ＤＤＫ所在目录，在ＴａｒｇｅｔＯＳ中选择ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ。

图２ＵＳＢ设备驱动程序构成图１ＷＤＭ驱动程序结构ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ环境下ＵＳＢ设备驱动程序的开发－２９－《国外电子元器件》２００７年第７期２００７年７月在ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ中的ＤｒｉｖｅｒＷｉｚａｒｄ引导下，依次完成以下步骤：１）选择驱动类型、功能驱动程序为ＷＤＭ型。

２）选择硬件所支持的总线类型为ＵＳＢ（ＷＤＭｏｎｌｙ），并填写供应商ＩＤ（ＶｅｎｄｏｒＩＤ）和产品ＩＤ（ＰｒｏｄｕｃｔＩＤ），这些数据是由所选器件的供应商提供，如Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ＶＩＤ为０４７１。

３）定义所用到的端口，根据数据采集的特性，该设备用到两个Ｂｕｌｋ端口，可通过Ａｄｄ按钮添加。

第一个端口定义为ＩＮ端口，用于数据输入，类型为Ｂｕｌｋ，命名为Ｅｎｄｐｏｉｎｔ１ＩＮ；第二个端口定义为ＯＵＴ端口，用于数据输出，类型也为Ｂｕｌｋ，命名为Ｅｎｄ－ｐｏｉｎｔ２ＯＵＴ。

ＤｒｉｖｅｒＣｌａｓｓ和ＦｉｌｅＮａｍｅ采用默认值。

４）选择驱动程序响应请求，选择Ｒｅａｄ、Ｗｒｉｔｅ、Ｃｌｅａｎｕｐ，本系统不需要其他接口。

５）定义应用程序调用的ＤｅｖｉｃｅＩｏＣｏｎｔｒｏｌ函数对ＷＤＭ驱动程序通信的控制命令，选择为布尔类型。

６）选择生成一个Ｗｉｎ３２Ｃｏｎｓｏｌｅ应用程序。

在生成文件中，ＵＳＢＤｒｖ．ｃｐｐ包含驱动程序入口例程ＤｒｉｖｅｒＥｎｔｒｙ（）和ＰｎＰ中的例程ＡｄｄＤｅｖｉｃｅ（）。

在ＵＳＢＤｒｖＤｅｖｉｃｅ．ｃｐｐ程序中，数据采集的读端口１程序如下：ＴＳＴＡＴＵＳＵＳＢＤｒｖＤｅｖｉｃｅ：：Ｒｅａｄ（ＫＩｒｐＩ）｛…………／／如定义传输量大于管道最大传输量，则按管道最大传输量，否则ＵＲＢ传输失败ｉｆ（ｄｗＴｏｔａｌＳｉｚｅ＞ｄｗＭａｘＳｉｚｅ）｛ＡＳＳＥＲＴ（ｄｗＭａｘＳｉｚｅ）；ｄｗＴｏｔａｌＳｉｚｅ＝ｄｗＭａｘＳｉｚｅ；｝ＵＳＢ＿ＣＯＭＰＬＥＴＩＯＮ＿ＩＮＦＯ＊ｐＣｏｍｐＩｎｆｏ＝ｎｅｗ（ＮｏｎＰａｇｅｄ－Ｐｏｏｌ）ＳＢ＿ＣＯＭＰＬＥＴＩＯＮ＿ＩＮＦＯ；ｉｆ（ｐＣｏｍｐＩｎｆｏ＝＝ＮＵＬＬ）｛Ｉ．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ（）＝０；ｒｅｔｕｒｎＩ．ＰｎｐＣｏｍｐｌｅｔｅ（ｔｈｉｓ，ＳＴＡＴＵＳ＿ＩＮＳＵＦＦＩＣＩＥＮＴ＿ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ）；｝／／创建一个ＵＲＢ完成管道的Ｂｕｌｋ传输ＰＵＲＢｐＵｒｂ＝ｍ＿ｉｎ１．ＢｕｉｌｄＢｕｌｋＴｒａｎｓｆｅｒ（Ｍｅｍ，／／ＷｈｅｒｅｉｓｄａｔａｃｏｍｉｎｇｆｒｏｍｄｗＴｏｔａｌＳｉｚｅ，／／Ｈｏｗｍｕｃｈｄａｔａｔｏｒｅａｄ？ＴＲＵＥ，／／ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ（ＴＲＵＥ＝ＩＮ）ＮＵＬＬ，／／ＬｉｎｋｔｏｎｅｘｔＵＲＢＴＲＵＥ／／Ａｌｌｏｗａｓｈｏｒｔｔｒａｎｓｆｅｒ）；ｉｆ（ｐＵｒｂ＝＝ＮＵＬＬ）｛ｄｅｌｅｔｅｐＣｏｍｐＩｎｆｏ；Ｉ．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ（）＝０；ｒｅｔｕｒｎＩ．ＰｎｐＣｏｍｐｌｅｔｅ（ｔｈｉｓ，ＳＴＡＴＵＳ＿ＩＮＳＵＦＦＩＣＩＥＮＴ＿ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ）；｝ｐＣｏｍｐＩｎｆｏ－＞ｍ＿ｐＣｌａｓｓ＝ｔｈｉｓ；ｐＣｏｍｐＩｎｆｏ－＞ｍ＿ｐＵｒｂ＝ｐＵｒｂ；ＮＴＳＴＡＴＵＳｓｔａｔｕｓ；ｓｔａｔｕｓ＝ｍ＿ｉｎ１．ＳｕｂｍｉｔＵｒｂ（Ｉ，ｐＵｒｂ，ＬｉｎｋＴｏ（ＲｅａｄＣｏｍｐｌｅｔｅ），ｐＣｏｍｐＩｎｆｏ，０）；ｒｅｔｕｒｎｓｔａｔｕｓ；｝ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ自动生成相应的驱动程序ＩＮＦ（ＤｅｖｉｃｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＦｉｌｅ，设备信息文件），其中记录了驱动程序安装的所有操作，包括复制文件的指定路径、添加或修改注册表、加载系统服务等，而实际的驱动程序存放在．ｓｙｓ，．ｄｌｌ，．ｖｘｄ文件中。