HID设备接口开发说明

＞２００４年第２１期总噩　璺墨　ＨＩＤ设备接口通讯程序开发研究　贺无名　（湖州师范学院信息工程学院浙江湖州　３１３０００）　

摘　要：详细介绍了ＨＩＤ设备的特点和他的接口通信过程，并研究了用ＶＢ程序通过调用Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＡＰＩ函数实现与ｍＤ　设备的接口通信的方法。　关键词：ＨＩＤ；ＶＢ；Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＡＰＩ；接口通信　中圈分类号：ＴＮ９１８　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—３７３Ｘ（２００４）２１—０３９—０３　

Ｓｔｕｄｙ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ＨＩＤ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｇｒａｍ　ＨＥ　Ｗｕｍｉｎｇ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ·Ｈｕｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ·Ｈｕｚｈｕｏ·３１３０００·Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ＨＩＤ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌｓ，ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＨＩＤ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　ｕｓｉｎｇ　Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＡＰＩ　ｂｙ　Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＨＩＤ；ＶＢ；Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＡＰＩ；Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　

随着计算机技术的发展，各种信息被引入计算机，促　进了众多外设的出现和发展，如鼠标、键盘等已成为计算　机的标准配置，像这种与人直接打交道的外设就是ＨＩＤ设　备（Ｈｕｍａｎ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｄｅｖｉｃｅ），长期以来，多数外设均由专　用接口或串／并口连接计算机。随着更多外设连入计算机，　这种设置格局远不能适应发展的需要，这时通用串行总　线（ＵＳＢ，Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）应运而生。ＵＳＢ具有低　廉的价格、较高的数据传输速率；支持即插即用，实现智　能化的接口，易于使用。ＨＩＤ设备成为Ｗｉｎｄｏｗｓ最早支持　ＵＳＢ的类型，给人们的使用带来很大的方便。　１　ＨＩＤ设备　ＨＩＤ设备就是与人直接打交道的外设，例如键盘和鼠　标，但是ＨＩＤ设备不一定要有人机接口，只要符合ＨＩＤ类　别规范《Ｄｅｖｉｃｅ　Ｃｌａｓｓ　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｈｕｍａｎ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｄｅｖｉｃｅｓ》的设备，如条形码笔等都可以当成ＨＩＤ设备，使　用ＨＩＤ类完成对该ＵＳＢ设备的驱动。ＨＩＤ设备的特点：与　主机交换数据使用“报表”结构，报表格式富有弹性，可　以处理任何类型的数据；一个报表可以使用多个事务，每　笔事务可以携带小量和中量的数据，高速设备每笔事务最　大是１　０２４　Ｂ；主机定时轮询设备，设备可以为预期的时间　传送信息给主机，ＨＩＤ设备除了传送数据给主机外，也会　从主机接收数据。缺点：最大的传输速度有限制；没有保　证的传输速率。由于ＨＩＤ接口比传统的接口价格便宜，开　收稿日期：２００４—０５—１８　发容易、支持即插即用．从而得到广泛的应用。　２　ＨＩＤ的驱动模型及通信过程　ＨＩＤ接口属于ＵＳＢ接口的一种，一般对于ＵＳＢ而言，　在Ｗｉｎｄｏｗｓ系统下，主机与设备之间的ＵＳＢ通信必须通　过设备驱动程序来传输。在Ｗｉｎｄｏｗｓ下，ＵＳＢ使用分层的　驱动程序模型，符合ＷＤＭ规格，可在内核模式和用户模　式下执行，结构如图１所示。　

图１　ＵＳＢ使用分层的驱动程序模型　客户应用程序在函数驱动程序的作用下通过ＡＰＩ函　数与ＵＳＢ设备沟通。函数驱动程序可以是Ｗｉｎｄｏｗｓ系统　自带的类别驱动程序，也可以是客户自己定义的一个特定　的设备驱动程序。驱动程序彼此之间通过ＩＲＰ（Ｉ／０　Ｒｅｑｕｅｓｔ　Ｐａｃｋｅｔ）来通信。Ｗｉｎｄｏｗｓ定义了一群驱动程序可　以使用的ＩＲＰ，每个ＩＲＰ执行一个输入或输出的要求。总　线驱动程序包含在Ｗｉｎｄｏｗｓ系统内，不需要另外编写。这　３９　贺无名：ＨＩＤ设备接旦通迅猩垦丑蕉盟　种分层结构，使通用驱动程序成为可能。每一层封装自己　的功能并且提供接口供相邻层访问，上层没有必要了解下　层如何工作及内部体系结构。通常情况下，应用程序不　需要知道ＵＳＢ协议的细节，就可以与ＵＳＢ设备通信，类　驱动程序无需担心或考虑物理接Ｉ：Ｉ，甚至不需要了解ＵＳＢ　端Ｉ：Ｉ，这个物理接口被ＵＳＢ主机总线驱动程序管理形成　抽象层。　对于ＨＩＤ设备来说，他的函数驱动程序是Ｗｉｎｄｏｗｓ系　统自带的ＨＩＤ类别驱动程序，总线驱动程序包含在　Ｗｉｎｄｏｗｓ系统内，不需要另外编写。应用程序只要通过简　单的ＷｉｎＡＰＩ函数与ＨＩＤ设备打交道。　应用程序与ＵＳＢ设备进行通信时，主机软件打开一　系列的管道来传输数据。不同的管道对应于ＵＳＢ的不同　端口。ＵＳＢ有４种传输方式：控制、批量、同步、中断。每　种方式对应各自的管道。如图２所示。数据管道是单向的，　用于批量或同步传输方式时使用。ＨＩＤ设备通常仅用控制　和中断两个管道。控制管道为缺省，也可被ＨＩＤ设备用来　接收、响应特殊的请求或命令。中断管道向主机异步发送　数据，其实ＨＩＤ不支持真正的中断，而是用来传输无时序　特征的信号变化。比如按键、鼠标移动、操纵杆运动，不　用特殊的请求就可实时地传输数据。　Ｐｃ机　管道　ＵＳＢ设备　数据缓冲　＝＝［蔓］＝　端口　数据缓冲　＝＝［　］＝：：）　端口　数据缓冲　＜＝＝｛　端口　数据缓冲　＜＝　端口　图２　ＵＳＢ管通通信　应用程序要求进行数据传输时，将发送输入／输出请　求包（ＩＲＰｓ，Ｉ／Ｏ　Ｒｅｑｕｅｓｔ　Ｐａｃｋｅｔｓ）给串行总线驱动程序，　串行总线驱动程序将启动与所需应用端点相联系的管道　来交换数据。而一个ＩＲＰ可能包含对不同类型的传递服务　的需求；串行总线驱动程序（ＵＳＢＤ）根据ＩＲＰ包含的不　同传输类型把ＩＲＰｓ分解开来，相应地调用主机控制器驱　动程序（Ｈｏｓｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ｄｒｉｖｅｒ，ＨＣＤ）参考外设描述信　息来处理ＩＲＰｓ，外设描述信息包含了对应用端点、其适用　的传递服务类型、数据量的描述（这些信息由配置程序在　外设连接总线时获得）。ＵＳＢＤ依据此时总线的带宽和所　需传输类型来决定接受或拒绝配置请求，若接受了配置请　求，ＵＳＢＤ将启动相应的管道；主机控制驱动程序　（ＨＣＤ）负责跟踪监视ＩＲＰ的处理过程，并防止要传送事务　所耗总线带宽之和、帧时间不超界限。他将ＩＲＰ转化为传　输事务，当ＩＲＰｓ仅需一条通道，ＨＣＤ直接把他们加入传　输事务队列。调用处理完毕，主机控制器驱动程序将完成　信息通知给相应客户应用程序。若是从外设向主机传送数　４０　据，数据将存至指定缓冲区。这样串行总线驱动程序将调　用其下各层来完成数据的传输。　３通讯程序的开发　Ｗｉｎｄｏｗｓ用来与ＨＩＤ设备通信的ＡＰＩ函数，包含在３　个ＤＬＬ文档中，ＨＩＤ．ＤＬＬ包含的是ＨＩＤ通信类的ＡＰＩ函　数，ＳＥＴＵＰＡＰＩ．ＤＬＬ包含的是寻找和识别设备，　ＫＥＲＮＥＬ３２．ＤＬＬ包含的是交换数据和其他通讯函数，其　中ＨＩＤ．ＤＬＬ与ＳＥＴＵＰＡＰＩ．ＤＬＬ文挡内的ＡＰＩ函数，可以　在ＤＤＫ说明文件中找到，ＫＥＲＮＥＬ３２．ＤＬＬ包含的函数在　ＭＳＤＮ　ｌｉｂｒａｒｙ内找到，ＨＩＤ．ＤＬＬ与ＳＥＴＵＰＡＰＩ．ＤＬＬ，各　有一个附属的函数库文档：ＨＩＤ．ＬＩＢ与ＳＥＴＵＰＡＰＩ．ＬＩＢ，　以及头文件：ＨＩＤＰＩ．Ｈ，ＨＩＤＵＳＡＧＥ．Ｈ与ＳＥＴＵＰＡＰＩ．Ｈ。　这些ＤＬＬ通常是存在Ｗｉｎｄｏｗｓ系统文件夹以内，而函数库　和头文件则是存在Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＤＤＫ内。Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ使用．　ｂａｓ模块文档来引入ＤＬＬ的函数与结构声明，不需要函数　库文档，Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ只需要ＤＬＬ的名称即可，如果在　Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ的Ｗｉｎ３２ａｐｉ．ｔｅｘｔ文档内找不到函数申明，可　以将ＤＤＫ中的相关的ｃ申明转换成Ｂａｓｉｃ申明。　应用程序要与ＨＩＤ设备通讯前，首先要得到ＨＩＤ类别　的ＧＵＩＤ，调用ＡＰＩ函数：ＨｉｄＤ—ＧｅｔＨｉｄＧｕｉｄ来取得，将　ＨｉＤ一一ＧｅｔＨｉｄＧｕｉｄ函数Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ类型声明如下：　Ｐｕｂｌｉｃ　Ｄｅｃｌａｒｅ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ＨｉｄＤ—ＧｅｔＨｉｄＧｕｉｄ　Ｌｉｂ”ｈｉｄ．ｄｌｌ＂　（ＢｙＲｅｆ　ＨｉｄＧｕｉｄ　Ａｓ　ＧＵＩＤ）Ａｓ　Ｌｏｎｇ　

调用ＳｅｔｕｐＤｉＧｅｔＣｌａｓｓＤｅｖｓ函数来获得所有已经连接　并检测过的ＨＩＤ的信息数组地址。ＳｅｔｕｐＤｉＧｅｔＣｌａｓｓＤｅｖｓ　函数ＶＢ声明如下：　

Ｐｕｂｌｉｃ　Ｄｅｃｌａｒｅ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ＳｅｔｕｐＤｉＧｅｔＣｌａｓｓＤｅｖｓ　Ｌｉｂ　”ｓｅｔｕｐａｐｉ．ｄｌ１”Ａｌｉａｓ　ＳｅｔｕｐＤｉｇｅｔＣｌａｓｓＤｅｖｓＡ”　（ＢｙＲｅｆ　ＣｌａｓｓＧｕｉｄ　Ａｓ　ＧＵＩＤ，ＢｙＶａｌ　Ｅｎｕｍｅｒａｔｏｒ　Ａｓ　ｓｔｒｉｎｇ，　ＢｙＶａｌ　ｈｗｎｄｐａｒｅｎｔ　Ａｓ　ｌｏｎｇ，ＢｙＶａｌ　Ｆｌａｇｓ　Ａｓ　Ｌｏｎｇ）Ａｓ　Ｌｏｎｇ　

调用的例子如下：　ｈＤｅｖｌｎｆｏ＝ＳｅｔｕｐＤｉＧｅｔＣｌａｓｓＤｅｖｓ（ＨｉｄＧｕｉｄ，ｖｂＮｕｌｌＳｔｒｉｎｇ，　０，（ＤＩＧＣＦ—ＰＲＥＳＥＮＴ　ｏｒ　ＤＩＧＣＦ—ＩＮＴＥＲＦＡＣＥＤＥＶＩＣＥ））　

传回值ｈＤｅｖｌｎｆｏ是所有连接并且检测过的ＨＩＤ信息　数组地址，不用时调用ＳｅｔｕｐＤｉＤｅｓｔｒｏｙＤｅｖｉｃｅＩｎｆｏＬｉｓｔ函数　来释放。　调用ＳｅｔｕｐＤｉＥｎｕｍＤｅｖｉｃｅＩｎｔｅｒｆａｃｅｓ函数来读取识别　个设备接口信息，ＳｅｔｕｐＤｉＥｎｕｍＤｅｖｉｃｅＩｎｔｅＨａｃｅｓ函数　ＶＢ类型声明如下：　

ｐｕｂｌｉｃ　Ｄｅｃｌａｒｅ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ＳｅｔｕｐＤｉＥｎｕｍＤｅｖｉｃｅｌｎｔｅｒｆａｃｅｓ　Ｌｉｂ＂　ｓｅｔｕｐａｐｉ、ｄｌｌ”（ＢｙＶａｌ　ＤｅｖｉｃｅｌｎｆｏＳｅｔ　Ａｓ　Ｌｏｎｇ．ＢｙＶａｌ　ＤｅｖｉｃｅｌｎｆｏＤａｔａ　Ａｓ　Ｌｏｎｇ，ＢｙＲｅｆ　ＩｎｔｅｒｆａｃｅＣｌａｓｓＧｕｉｄ　Ａｓ　ＧＵＩＤ，　ＢｙＶａｌ　ＭｅｍｂｅｒＩｎｄｅｘ　Ａｓ　Ｌｏｎｇ，ＢｙＲｅｆ　ＤｅｖｉｃｅＩｎｔｅｆａｃｅＤａｔａ　Ａｓ　ＳＰ——ＤＥＶＩＣＥ——ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ——ＤＡＴＡ）Ａｓ　Ｌｏｎｇ