-- 作者：wangxinxin
-- 發布時間：2010-11-26 10:53:36
-- WINCE下的USB驅動開發
首先USB加載式流接口驅動要點分析
為了支持不同類型的外圍設備，WinCE平臺提供了具有定制接口的流接口驅動程序模型。因為大部分USB外圍設備由于功能性更適合流接口驅動的結構，所以一般都采用加載式流接口驅動程序模型來開發USB設備驅動程序。
（1）USB系統結構分析
WinCE下USB系統軟件由兩層組成：較高USB設備驅動程序層和較低的USB函數層。較低的USB函數層本身又由兩部分組成：較高的通用串行總線驅動程序（USBD）模塊和較低的主控制器驅動程序（HCD）模塊。通過HCD模塊功能和USBD模塊實現高層的USBD接口函數，USB設備驅動程序就能與外圍設備進行通訊。
在數據傳輸的過程中，操作流程通常按下列的次序進行：①USB設備驅動程序進行數據傳輸的初始化，即通過USBD接口函數給USBD模塊發送數據傳輸的請求。②USBD模塊將該請求分成一些單獨的事務。③HCD模塊排出事務次序。④主控制器硬件執行事務。這里需要提醒的是，所有的事務都是從主機發出的，外圍設備完全是被動接受型的。
（2）USB設備驅動程序入口點函數
從結構分析我們可知，所有的USB設備驅動程序必須在它們的DLL庫設置一定的入口點與USBD模塊進行適當的交互。設置入口點函數有兩個作用：一是使得 USBD 模塊能與外部設備交互；二是使得驅動程序能創建和管理任何可能需要的注冊鍵。
下面簡要介紹相關函數的作用：USBDeviceAttach是當 USB 設備連接到主計算機時運行，USBD模塊會調用這個函數初始化USB設備，取得USB設備信息和配置USB設備，并且申請必需的資源。 USBInstallDrive是在第一次加載USB設備驅動程序時首先被調用，它使得驅動程序能創建需要的注冊鍵，用于將一個驅動程序所需的注冊表信息寫入到HKEY_LOCAL_MACHINE\\Drivers\\USB\\ClientDrivers目錄下，例如設備名稱等。需要注意的是，USB設備驅動程序不使用標準的注冊表函數，而是使用RegisterClientDriverID()、RegisterClientSettings()函數來注冊相應的設備信息。
USBUninstallDriver是在用戶刪除USB設備驅動程序時調用，負責刪除注冊鍵并釋放其它相關資源。它通過調用 UnRegisterClientSettings()和UnRegisterClientDriverID()函數來刪除由驅動程序的 USBInstallDriver()函數創建的所有注冊鍵。因此，我們在驅動程序中就需要嚴格按照這三個函數的原型來實現，否則就不能為設備管理器所識別。
3．USB設備流接口驅動的實現步驟
從WinCE USB設備驅動模型及結構分析中，我們可以清晰的看到主機和外設之間的實現方式。在主機端，通過USBD模塊和HCD模塊使用默認的PIPE訪問一個通用的邏輯設備，實際上就是說USBD和HCD是一組訪問所有USB設備的邏輯接口，它們負責管理所有USB設備的連接、加載、移除、數據傳輸和通用配置。其中HCD是主機控制驅動，是為USBD提供底層的功能訪問服務，USBD是USB總線驅動，位于HCD的上層，利用HCD的服務提供較高層次的功能。因此，實現USB加載流驅動程序大致需要完成以下步驟：
（1）選擇代表設備的文件名前綴。前綴非常重要，設備管理器在注冊表中通過前綴來識別設備。同時，在流接口命名時也將這個前綴作為入口點函數的前綴，如果設備前綴為XXX，那么流接口對應為XXX_Close，XXX_Init等。
（2）設置驅動的各個入口點函數。所謂入口點是指提供給設備管理器的標準文件I/O接口。在生成一個DLL后，就用設備文件名前綴替換名字中的XXX。因此，每個加載式流接口驅動程序必須實現XXX_Init()、XXX_IOControl()以及XXX_PowerUp()等一組標準的函數，用來完成標準的文件I/O函數和電源管理等。
（3）建立.DEF文件。當設備管理器初始化USB設備編譯出來的流接口函數后，還必須建立一個.def文件。DEF文件定義了DLL要導出的接口集，而且加載式流驅動大多是以DLL形式存在的，所以應將DLL和DEF的文件名統一起來。DEF文件告訴鏈接程序需要輸出什么樣的函數，最后將驅動程序編譯到內核中去，這樣這個USB設備流接口驅動程序就可以被應用程序調用。
（4）在注冊表中為驅動程序建立表項。在注冊表中建立驅動程序入口點，這樣設備管理器才能識別和管理這個驅動。此外，注冊表中還能存儲額外的信息，這些信息可以在驅動運行之后被使用到。
在這次USB驅動開發過程中，錯走許多冤枉路使我叫苦連天。我感受最深的是由于WinCE提供了通用串行總線驅動程序（USBD）模塊、USBD接口函數全集、樣本主機控制器驅動程序（HCD）模塊。所以，我們只需要根據USB設備硬件特性，利用USBD提供的不同函數，實現流接口函數與外圍設備的交互。在沒有特別的情況下，我最大的收獲經驗是把這些公用的源程序照搬過來，能極大的縮短開發周期，從而能更快速地進行嵌入式開發。
隨著USB設備的普及，擺在開發人員面前的驅動開發任務也是越來越繁重了，特別是對于一些嵌入式開發廠商來講，由于設備所采用的操作系統不同，相應的硬件接口也是不一樣的，開發相關的USB 驅動程序更是難上加難。Windows CE.NET 是微軟推出的功能強大的嵌入式操作系統，國內采用此操作系統的廠商已經很多了，本文就以windows ce.net為例，簡單介紹一下如何開發windows ce.net下的USB驅動程序。
首先要熟悉一些USB的基本概念，當然最好把USB 1.1的協議看一遍，（當然現在2。0的協議都已經有了）http://www.usb.org
上可以下載，我記得好像有個中文版的，翻譯的還可以，http://www.driverdevolep.com
上有的，具體位置記不太清楚了，中文版的協議可以快速翻一邊，了解一些基本的概念，但是設計到一些關鍵性的東西最好還是看英文版的心里比較清楚些。
這里我就不介紹USB的基本協議了，假設用戶已經熟悉了USB設備的一些基本的概念，并且對Winows CE.NET的開發有一定的了解。
下面簡略介紹一下Windows CE.NET中USB設備驅動開發的一些基礎知識。
Windows CE.NET 的USB系統軟件分為兩層： USB Client設備驅動程序和底層的Windows CE實現的函數層。USB設備驅動程序主要負責利用系統提供的底層接口配置設備，和設備進行通訊。底層的函數提本身又由兩部分組成，通用串行總線驅動程序（USBD）模塊和較低的主控制器驅動程序（HCD）模塊。HCD負責最最底層的處理，USBD模塊實現較高的USBD函數接口。USB設備驅動主要利用 USBD接口函數和他們的外圍設備打交道。
USB設備驅動程序主要和USBD打交道，所以我們必須詳細的了解USBD提供的函數。
主要的傳輸函數有：
AbourtTransfer IssueControlTransfer
CloseTransfer IssueInterrupTransfer
GetIsochResult IssueIsochTransfer
GetTransferStatus IstransferComplete
IssueBulkTransfer IssueVendorTransfer
主要的用于打開和關閉USBD和USB設備之間的通信通道的函數有：
AbortPipeTransfers ClosePipe
IsDefaultPipeHalted IsPipeHalted
OpenPipe ResetDefaultPipe
ResetPipe
相應的打包函數接口有：
GetFrameLength GetFrameNumber ReleaseFrameLengthControl
SetFrameLength TakeFrameLengthControl
取得設置設備配置函數：
ClearFeature SetDescriptor
GetDescriptor SetFeature
GetInterface SetInterface
GetStatus SyncFrame
與USB進行交互的實現方法相關的多任務函數：
FindInterface RegisterClientDeviceId
GetDeviceInfo RegisterClientSettings
GetUSBDVersion RegisterNotificationRoutine
LoadGenericInterfaceDriver TranslateStringDescr
OpenClientRegisterKey UnRegisterNotificationRoutine
常見的Windows CE.NET下USB的設備驅動程序的編寫有以下幾種方法：
● 流式接口函數
這種驅動程序主要呈現流式函數接口，主要輸出XXX_Init,XXX_Deinit,XXX_Open,XXX_Close,XXX_Open,XXX_Close,XXX_Read,XXX_Write,
XXX_Seek, XXX_IOControl,XXX_PowerUp,XXX_PowerDown等流式接口，注意上述的幾個接口一定都要輸出，另外XXX必須為三個字符，否則會出錯。但是此類的驅動程序不是通過設備管理接口來加載的，所以必須手工的調用RegisterDevice（）和 DeregisterDevice（）函數來加載和卸載驅動程序。用戶可以將此類的設備作為標準的文件來操作，只要調用相應的文件操作就可以和驅動程序打交道。
● 使用現有的Window CE.NET的應用程序接口
此類設備主要是利用Windows CE.NET中已經有了現成的函數接口，例如USB Mass Storage Disk，它主要利用現有的Windows CE.Net中已經有的可安裝文件系統接口，呈現給系統可用的文件系統，對于用戶來講，它是透明的，用戶僅僅感覺在操作一個文件夾。
● 創建指定到特定的USBD的用戶指定的API
這種方法在USBD呈現設備時不需要任何限制，主要是特制的提供API給用戶，一般不太常見。
USB設備驅動程序必須輸出的函數有：
● USBDeviecAttach
當USB設備連接到計算機上時，USBD模塊就會調用此函數，這個函數主要用于初始化USB設備，取得USB設備信息，配置USB設備，并且申請必需的資源。
● USBInstallDriver
主要用于創建一個驅動程序加載所需的注冊表信息，例如讀寫超時，設備名稱等。
● USBUninstallDriver
主要用于釋放驅動程序所占用的資源，以及刪除USBInstallDriver函數創建的注冊表等。
上述的三個函數接口是所有的USB驅動程序必須提供的，缺一不可。
另外比較重要的是USB設備驅動程序的注冊表配置，一般的USB設備驅動程序的注冊表配置在HKEY_LOCAL_MACHINE\\Drivers\\USB \\LoadClients下，每個驅動程序的子鍵都有Group1_ID\\Group2_ID\\Group3_ID\\DriverName格式，如果注冊表信息與USB設備信息符合，USBD就會加載此驅動程序。否則設備的子鍵應該由供應商，設備類和協議信息通過下劃線組成。
具體的配置舉個例子：
例如你有個PDA設備，它具有一個USB接口，它的供應廠商ID假設為0x0888,設備ID為0x0999,沒有使用特殊的協議，那么它的加載注冊表應該寫為：
[HKEY_LOCAL_MACHINE\\Drivers\\USB\\LoadClients\\2184_2457\\Default\\Default\\PDA] "DLL"="pdausb.dll"
需要注意的是注冊表構成都是十進制數值來標識的，注意一下十進制和十六進制的轉換。
再舉個USB鼠標的例子，USB鼠標是標準的HID設備，它的協議為：InterfaceClassCode為3（HID類）， InterfaceSubclassCode為1（引導接口類），InterfaceProtocolCode為2（鼠標協議類），所以它的注冊如下：
[HKEY_LOCAL_MACHINE\\Drivers\\USB\\LoadClients\\Default\\Default\\3_1_2\\USBMouse] "DLL"="usbmouse.dll"
到此為止，我們可以看出，其實驅動開發無非做兩件事情，一件是和硬件打交道，另外一件是和操作系統打交道。舉個簡單的例子，例如：我們需要開發一個USB鼠標驅動程序，我們就需要了解USB鼠標硬件上是怎么發送數據的？操作系統怎么才能得到鼠標的控制事件？其實USB鼠標是有一個中斷PIPE的，用于傳送鼠標產生的數據，Windwos CE.NET中有個接口函數叫做mouse_event(),專門用于產生鼠標事件，但是它是不關心具體什么硬件的，甚至我們自己在應用程序中調用這個函數都可以實現模擬鼠標，對應的有個keybd_event（），用于產生鍵盤事件，知道了這個就好辦多了，只要將相應的數據轉換一下，調用一下 mouse_event（）即可
例如我們有個USB Mouse設備，設備信息描述如下：
Device Descriptor:
bcdUSB: 0x0100
bDeviceClass: 0x00
bDeviceSubClass: 0x00
bDeviceProtocol: 0x00
bMaxPacketSize0: 0x08 (8)
idVendor: 0x05E3 (Genesys Logic Inc.)
idProduct: 0x0001
bcdDevice: 0x0101
iManufacturer: 0x00
iProduct: 0x01
iSerialNumber: 0x00
bNumConfigurations: 0x01
ConnectionStatus: DeviceConnected
Current Config Value: 0x01
Device Bus Speed: Low
Device Address: 0x02
Open Pipes: 1
Endpoint Descriptor:
bEndpointAddress: 0x81
Transfer Type: Interrupt
wMaxPacketSize: 0x0003 (3)
bInterval: 0x0A
可以看出上述設備有一個中斷PIPE，包的最大值為3。可能有人問上述的值怎么得到的，win2k 的DDK中有個usbview的例程，編譯一下，將你的USB設備插到PC機的USB口中，運行usbview.exe即可看得相應的設備信息。
有了這些基本信息，就可以編寫USB設備了，首先聲明一下，下面的代碼取自微軟的USB鼠標樣本程序，版權歸微軟所有，此處僅僅借用來描述一下USB鼠標驅動的開發過程，讀者如需要引用此代碼，需要得到微軟的同意。
首先，必須輸出USBD要求調用的三個函數，首先到設備插入到USB端口時，USBD會調用USBDeviceAttach()函數，相應的代碼如下：
extern "C" BOOL
USBDeviceAttach(
USB_HANDLE hDevice, // USB設備句柄
LPCUSB_FUNCS lpUsbFuncs, // USBDI的函數集合
LPCUSB_INTERFACE lpInterface, // 設備接口描述信息
LPCWSTR szUniqueDriverId, // 設備ID描述字符串。
LPBOOL fAcceptControl, // 返回TRUE，標識我們可以控制此設備， 反之表示不能控制
DWORD dwUnused)
{
*fAcceptControl = FALSE;
// 我們的鼠標設備有特定的描述信息，要檢測是否是我們的設備。
if (lpInterface == NULL)
return FALSE;
// 打印相關的USB設備接口描述信息。
DEBUGMSG(ZONE_INIT,(TEXT("USBMouse: DeviceAttach, IF %u, #EP:%u, Class:%u, Sub:%u,Prot:%u\\r\\n"), lpInterface->Descriptor.bInterfaceNumber,lpInterface->Descriptor.bNumEndpoints, lpInterface->Descriptor.bInterfaceClass,lpInterface->Descriptor.bInterfaceSubClass,lpInterface->Descriptor.bInterfaceProtocol));
// 初試數據USB鼠標類，產生一個接受USB鼠標數據的線程
CMouse * pMouse = new CMouse(hDevice, lpUsbFuncs, lpInterface);
if (pMouse == NULL)
return FALSE;
if (!pMouse->Initialize())
{
delete pMouse;
return FALSE;
}
// 注冊一個監控USB設備事件的回調函數，用于監控USB設備是否已經拔掉。
(*lpUsbFuncs->lpRegisterNotificationRoutine)(hDevice,
USBDeviceNotifications, pMouse);
*fAcceptControl = TRUE;
return TRUE;
}
第二個函數是 USBInstallDriver（）函數，
一些基本定義如下：
const WCHAR gcszRegisterClientDriverId[] = L"RegisterClientDriverID";
const WCHAR gcszRegisterClientSettings[] = L"RegisterClientSettings";
const WCHAR gcszUnRegisterClientDriverId[] = L"UnRegisterClientDriverID";
const WCHAR gcszUnRegisterClientSettings[] = L"UnRegisterClientSettings";
const WCHAR gcszMouseDriverId[] = L"Generic_Sample_Mouse_Driver";
函數接口如下：
extern "C" BOOL
USBInstallDriver(
LPCWSTR szDriverLibFile) // @parm [IN] - Contains client driver DLL name
{
BOOL fRet = FALSE;
HINSTANCE hInst = LoadLibrary(L"USBD.DLL");
// 注冊USB設備信息
if(hInst)
{
LPREGISTER_CLIENT_DRIVER_ID pRegisterId = (LPREGISTER_CLIENT_DRIVER_ID)
GetProcAddress(hInst, gcszRegisterClientDriverId);
LPREGISTER_CLIENT_SETTINGS pRegisterSettings =
(LPREGISTER_CLIENT_SETTINGS) GetProcAddress(hInst,
gcszRegisterClientSettings);
if(pRegisterId && pRegisterSettings)
{
USB_DRIVER_SETTINGS DriverSettings;
DriverSettings.dwCount = sizeof(DriverSettings);
// 設置我們的特定的信息。
DriverSettings.dwVendorId = USB_NO_INFO;
DriverSettings.dwProductId = USB_NO_INFO;
DriverSettings.dwReleaseNumber = USB_NO_INFO;
DriverSettings.dwDeviceClass = USB_NO_INFO;
DriverSettings.dwDeviceSubClass = USB_NO_INFO;
DriverSettings.dwDeviceProtocol = USB_NO_INFO;
DriverSettings.dwInterfaceClass = 0x03; // HID
DriverSettings.dwInterfaceSubClass = 0x01; // boot device
DriverSettings.dwInterfaceProtocol = 0x02; // mouse
fRet = (*pRegisterId)(gcszMouseDriverId);
if(fRet)
{
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