嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)很不錯(cuò)的選擇。但是由于嵌入式硬件平臺(tái)的多樣性，以及WinCE對(duì)USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)只提供了底層支持，再加上許多攝像頭廠商尚未提供WinCE下的USB攝像頭驅(qū)動(dòng)，這對(duì)初級(jí)開(kāi)發(fā)人員在開(kāi)發(fā)WinCEUSB攝像頭程序時(shí)是一個(gè)難點(diǎn)。

　　前段時(shí)間，公司委派我負(fù)責(zé)一個(gè)嵌入式項(xiàng)目，項(xiàng)目要求是在WinCE平臺(tái)上集成USB攝像頭驅(qū)動(dòng)和視頻采集程序。這個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵是要集成USB攝像頭驅(qū)動(dòng)，并高效的把攝像頭設(shè)備進(jìn)行初始化以取得一幅完整的圖像。幸好我以前開(kāi)發(fā)過(guò)WinCEUSB的主從設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。但雖然如此，我還是花了一些時(shí)間來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在這里我分享在這次項(xiàng)目實(shí)踐中得到的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，希望大家能少走彎路。

　　一.什么是USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)?

　　隨著USB設(shè)備的普及，USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)在嵌入式系統(tǒng)變得越來(lái)越重要了。為了支持不同類(lèi)型的硬件可以連接到WinCE平臺(tái)上，微軟提供了具有定制接口的流接口驅(qū)動(dòng)程序模型。WinCE的USB外圍設(shè)備一般是使用流接口驅(qū)動(dòng)程序。流接口驅(qū)動(dòng)程序是指通過(guò)系統(tǒng)提供的文件系統(tǒng)API與應(yīng)用程序交互;WinCE內(nèi)核系統(tǒng)會(huì)通過(guò)設(shè)備管理器來(lái)完成對(duì)流接口驅(qū)動(dòng)程序的加載、卸載等管理工作;而流接口驅(qū)動(dòng)程序則會(huì)通過(guò)調(diào)用USBD模塊提供的接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)與底層USB設(shè)備通信。因此，在進(jìn)行USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)之前，我們必須先了解USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)。

　　(1)主機(jī)與USB攝像頭的通訊結(jié)構(gòu)

　　USB攝像頭驅(qū)動(dòng)程序主要是利用系統(tǒng)提供的底層接口配置設(shè)備和攝像頭設(shè)備進(jìn)行通訊。因此，WinCE的USB攝像頭驅(qū)動(dòng)分為兩層：USBClient設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和底層的WinCE函數(shù)實(shí)現(xiàn)層。而底層的函數(shù)層本身又由兩部分組成，即通用串行總線驅(qū)動(dòng)程序(USBD)模塊和較低層的主控制器驅(qū)動(dòng)程序(HCD)模塊。HCD負(fù)責(zé)最底層的處理，USBD模塊實(shí)現(xiàn)較高的USBD函數(shù)接口。因此，USB攝像頭驅(qū)動(dòng)主要是利用USBD接口函數(shù)和外圍USB攝像頭打交道。

　　一般來(lái)說(shuō)，主機(jī)和USB外設(shè)之間的通訊是由在主機(jī)端通過(guò)USBD模塊和HCD模塊使用的PIPE訪問(wèn)一個(gè)通用的邏輯設(shè)備來(lái)完成。也就是說(shuō)，USBD和HCD是一組抽象出來(lái)用于訪問(wèn)USB設(shè)備的邏輯接口，它們主要是負(fù)責(zé)管理USB外設(shè)的連接、加載、移除、數(shù)據(jù)傳輸和通用的配置。其中HCD是由主機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)的，是為USBD提供底層的功能訪問(wèn)服務(wù)。而USBD則是由USB總線驅(qū)動(dòng)的，位于HCD的上層，是利用HCD的服務(wù)提供較高層次抽象的功能。

　　由于HCD和USBD都是面向一致的邏輯設(shè)備接口，因此如果嵌入式系統(tǒng)中擁有多種USB物理外設(shè)的話，那么就需要有唯一對(duì)應(yīng)的外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序，也就是要有最上層的PIPE所連接的物理設(shè)備和USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。有了對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，那么我們?cè)谶M(jìn)行USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)時(shí)首先要寫(xiě)的就是最上端的USB攝像頭客戶端驅(qū)動(dòng)程序，在WinCE的樣例程序中它也被稱為USBClientDriver。它是工作于USBD之上，所以實(shí)際上我們的工作就變成了利用USBD提供的接口針對(duì)特定的物理設(shè)備來(lái)完成USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。(見(jiàn)圖)

　　(2)流驅(qū)動(dòng)程序的分類(lèi)和函數(shù)結(jié)構(gòu)

　　WinCE驅(qū)動(dòng)程序是介于內(nèi)核系統(tǒng)和物攝像頭驅(qū)動(dòng)理設(shè)備之間的一個(gè)代碼層，它的主要作用是為內(nèi)核系統(tǒng)提供一個(gè)接口用來(lái)操作不同的外圍設(shè)備，包括物理設(shè)備和虛擬設(shè)備。驅(qū)動(dòng)程序提供給內(nèi)核系統(tǒng)的接口一般可以分為：本地驅(qū)動(dòng)(NativeDrivers)和流驅(qū)動(dòng)(StreamDrivers)。我從這次項(xiàng)目實(shí)踐中得到的經(jīng)驗(yàn)是，WinCE下的所有驅(qū)動(dòng)都可以歸類(lèi)到這兩個(gè)里面，二者必居其一。

　　流驅(qū)動(dòng)是指通過(guò)為內(nèi)核系統(tǒng)提供流接口函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)外圍設(shè)備，如XXX_Init()、XXX_Open()、XXX_Read()、XXX_Write()、XXX_Close()等。這一類(lèi)的驅(qū)動(dòng)由DeviceManager來(lái)管理，它是通過(guò)調(diào)用ActivateDeviceEx()函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)加載流驅(qū)動(dòng)的。ActivateDeviceEx()的參數(shù)是注冊(cè)表中相應(yīng)的鍵，用來(lái)設(shè)定加載流驅(qū)動(dòng)的屬性，如Index、Order、Prefix等等。流驅(qū)動(dòng)加載成功后，應(yīng)用程序就可以通過(guò)調(diào)用CreateFile()、ReadFile()、WirteFile()等函數(shù)來(lái)訪問(wèn)流驅(qū)動(dòng)設(shè)備了。而與流驅(qū)動(dòng)相反，軟裝，本地驅(qū)動(dòng)提供給內(nèi)核系統(tǒng)的不是標(biāo)準(zhǔn)的流接口，而是事先約定好的特定接口。因此不同的本地驅(qū)動(dòng)設(shè)備，接口也是不一樣的。在WinCE中，常見(jiàn)的本地驅(qū)動(dòng)有LCD顯示驅(qū)動(dòng)、觸摸屏驅(qū)動(dòng)、鼠標(biāo)和鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)及打印機(jī)驅(qū)動(dòng)等。從這里可以看出，本地驅(qū)動(dòng)主要是涉及與人機(jī)界面相關(guān)的驅(qū)動(dòng)。它們是由GWES來(lái)管理的，由于他們?cè)谧��?cè)表中有各自相應(yīng)的配置信息，因此它們會(huì)在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是本地驅(qū)動(dòng)是由內(nèi)核系統(tǒng)操作和調(diào)用的，一般的應(yīng)用程序是不能訪問(wèn)和調(diào)用的