USB设备驱动程序的开发与USB协议
第1章绪论
1.1USB简介
USB是由世界著名计算机和通信公司等共同推出的新一代接口标准，全称为Universal Serial Bus（通用串行总线）[1]，是一种快速、灵活的总线接口。它是为了解决日益增加的PC外设与有限的主板插槽和端口之间的矛盾而制定的一种串行通信标准。USB应用十分广泛，并具有下述优点：
1、适用于多种外设，使它不需要为不同的外设准备不同的接口和协议；
2、Windows能自动检测到USB设备的热插拔，并自动配置；
3、PC机上的接口线非常紧缺，而USB设备并不需要用户设置端口故无论从用户使用方便性，或从对资源的占用方面看，USB都很优秀；
4、当接入一个USB设备时，全速USB接口可达12Mbit/s。考虑到状态、控制和出错信息，最大理论速度仍可达到9.6Mbit/s，这是其他串行接口协议所不能比拟的，且USB也支持1.5Mbit/s的低速传输。
5、USB接口芯片价格低廉，这也大大促进USB设备的开发与应用。
在USB出现之前，计算机典型接口有并行口、串行口、鼠标口、键盘口、显示器口，及各种卡式接口等，与这些接口对应的有各种不同的电缆，在传输速度方面，这些接口都存在速度偏低的问题。在技术方面，这种设计容易产生I/O冲突，中断不够用，以及对于每一种新的外设都必须设计新的接口卡等缺点。当今的计算机外部设备，都在追求高速度和高通用性。USB接口适应了这种要求，并以其速度快、使用方便、成本低等优点，迅速得到了众多PC厂商和半导体厂商的大力支持，外设向USB过度成为必然趋势。
1.2USB驱动程序的意义
如果PC主机不知道如何与USB外设通信，那么这个USB外设一点用处都没有，人机接口设备（HID）[2]类是Windows完全支持的USB设备类型中的一种，应用程序可以使用操作系统内设置的驱动与HID通信，但与HID 通信不像打开一个端口，设定几个参数，然后就可以读写数据那么简单，在应用程序能与HID交换数据之前，它先要找到设备，获取有关它的报告信息。为做到这些，应用程序必须通过访问通信API函数，使位于上层的应用程序与位于下层的设备驱动程序进行数据交换。应用程序可以使用任何能访问API函数的程序语言，VC++是一种能访问API函数的功能强大的语言，因此，我们应用Visual C++6.0环境下编写与USB设备通信的Windows程序。
1.3VC++软件的介绍
应用基于MFC AppWizard的应用程序。MFC (Microsoft Foundation Class Library)中的各种类结合起来构成了一个应用程序框架，它的目的就是在此基础上来建立Windows下的应用程序，这是一种相对SDK来说更为简单的方法。因为总体上，MFC框架定义了应用程序的轮廓，并提供了用户接口的标准实现方法，要做的就是通过预定义的接口把具体应用程序特有的东西填入这个轮廓。Microsoft Visual C++提供了相应的工具来完成这个工作：
AppWizard可以用来生成初步的框架文件（代码和资源等）；资源编辑器用于帮助直观地设计用户接口；ClassWizard用来协助添加代码到框架文件；最后，编译，则通过类库实现了应用程序特定的逻辑。
1.4系统方案设计
上位机界面应用VC++6.0软件来编写，为了简单适用，在创建工程时采用对话框类型。一个好的应用程序首先要有好的用户界面，看起来赏心悦目，使用起来简单、方便。显示界面上的各个元素需要和USB设备上的元件摆放位置相对应。把要完成的一系列功能的显示元素分成不同的模块来进行程序的编写，每一个模块分别完成一种功能，这样既方便检查程序，也方便在通信发生错误时的对错误进行分析。
为了实现PC机对USB设备的识别，上位机端需要有一个USB设备的驱动程序来识别和支持USB设备，否则PC机将无法识别USB设备。这里选用DriverStudio软件来编写，它能生成一个简单的驱动程序的框架，根据需要，可以在此基础上进行更深层的开发。
1.5预期结果
通过上位机软件和驱动程序的编写实现以下功能：
1、完成上位机软件的编写，并可以在设备没有连接时显示连接错误。
2、完成驱动程序的编写，实现上位机能发现USB设备，并使上位机能正确配置设备。同时在显示界面上显示出找到设备。
3、实现双向传输。在上位机软件中可以控制USB设备中的相应显示，同时可以接收到USB设备传回的消息，并在显示界面上显示。达到一个PC 机与USB设备信息的交互，完成通信。
4、利用VC编程实现对计算机底层硬件的操作，培养在此方面工程开发的能力。
第2章USB协议
2.1USB系统的使用分类及系统的描述
USB设计的初衷是针对桌面电脑而不是应用于可移动的环境下的。软件体系通过对各种主机控制器提供支持以保证将来对USB的扩充[3]。USB是一种电缆总线，支持在主机和各式各样的即插即用的外设之间进行数据传输。由主机预定的标准的协议使各种设备分享USB带宽，当其它设备和主机在运行时，总线允许添加、设置、使用以及拆除外设。
USB系统的描述：
一个USB系统主要被定义为三个部分：USB的互连、USB的设备、USB 的主机。
USB的互连是指USB设备与主机之间进行连接和通信的操作，主要包括以下几方面：
（1）总线的拓扑结构：USB设备与主机之间的各种连接方式；
（2）内部层次关系：根据性能叠置，USB的任务被分配到系统的每一个层次；
（3）数据流模式：描述了数据在系统中通过USB从产生方到使用方的流动方式；
（4）USB的调度：USB提供了一个共享的连接。对可以使用的连接进行了调度以支持同步数据传输，并且避免的优先级判别的开销。
USB的设备如下所示：
（1）网络集线器，向USB提供了更多的连接点；
（2）功能器件：为系统提供具体功能，如ISDN的连接，数字的游戏杆或扬声器。
USB设备提供的USB标准接口的主要依据：
（1）对USB协议的运用；
（2）对标准USB操作的反馈，如设置和复位；
（3）标准性能的描述性信息；
USB传输方式：
USB总线属一种轮讯方式的总线，主机控制端口初始化所有的数据传输。每一总线执行动作最多传送三个数据包。按照传输前制定好的原则，在每次传送开始时，主机控制器发送一个描述传输运作的种类、方向，USB设备地址和终端号的USB数据包，这个数据包通常称为标志包(token packet)。USB 设备从解码后的数据包的适当位置取出属于自己的数据。数据传输方向不是从主机到设备就是从设备到主机。在传输开始时，由标志包来标志数据的传输方向，然后发送端开始发送包含信息的数据包或表明没有数据传送。接收端也要相应发送一个握手的数据包表明是否传送成功。发送端和接收端之间的USB数据传输，在主机和设备的端口之间，可视为一个通道。存在两种类型的通道：流和消息。流的数据不像消息的数据，它没有USB所定义的结构，而且通道与数据带宽、传送服务类型，端口特性（如方向和缓冲区大小）有关。USB中有一个特殊的通道——缺省控制通道，它属于消息通道，当设备一启动即存在，从而为设备的设置、查询状况和输入控制信息提供一个入口。
2.2USB物理接口的电器特性
2.2.1USB物理接口
USB传送信号和电源是通过一种四线的电缆，两根线是用于发送信号。存在两种数据传输率：
图2.1USB物理接口
（1）USB的高速信号的比特率定为12Mbps；
（2）低速信号传送的模式定为1.5Mbps；
电缆中包括VBUS、GND二条线，向设备提供电源。VBUS使用+5V电
源。USB对电缆长度的要求很宽，最长可为几米。通过选择合适的导线长度以匹配指定的IR drop和其它一些特性，如设备能源预算和电缆适应度。为了保证足够的输入电压和终端阻抗。重要的终端设备应位于电缆的尾部。在每个端口都可检测终端是否连接或分离，并区分出高速，或低速设备。
2.2.2电源
主要包括两方面：
（1）电源分配：即USB的设备如何通过USB分配得到由主计算机提供的能源。每个USB单元通过电缆只能提供有限的能源。主机对那种直接相连的USB设备提供电源供其使用。并且每个USB设备都可能有自己的电源。那些完全依靠电缆提供能源的设备称作“总线供能”设备。相反，那些可选择能源来源的设备称作“自供电”设备。而且，集线器也可由与之相连的USB 设备提供电源。
（2）电源管理：即通过电源管理系统，USB的系统软件和设备如何与主机协调工作。USB主机与USB系统有相互独立的电源管理系统。USB的系统软件可以与主机的能源管理系统结合共同处理各种电子元件如挂起、唤醒，并且有特色的是，USB设备应用特有的电源管理特性，可让系统软件和控制其电源管理。
2.2.3总线协议
主机控制端口初始化所有的数据传输。每一总线执行动作最多传送三个数据包。按照传输前制定好的原则，在每次传送开始时，主机控制器发送一个描述传输运作的种类、方向，USB设备地址和终端号的USB数据包，这个数据包通常称为标志包(token packet)。USB设备从解码后的数据包的适当位置取出属于自己的数据。数据传输方向不是从主机到设备就是从设备到主机。在传输开始时，由标志包来标志数据的传输方向，然后发送端开始发送包含信息的数据包或表明没有数据传送。接收端也要相应发送一个握手的数
据包表明是否传送成功。发送端和接收端之间的USB数据传输，在主机和设备的端口之间，可视为一个通道。存在两种类型的通道：流和消息。流的数据不像消息的数据，它没有USB所定义的结构，而且通道与数据带宽、传送服务类型，端口特性（如方向和缓冲区大小）有关。多数通道在USB设备设置完成后即存在。USB中有一个特殊的通道——缺省控制通道，它属于消息通道，当设备一启动即存在，从而为设备的设置、查询状况和输入控制信息提供一个入口。
事务预处理允许对一些数据流的通道进行控制，从而在硬件级上防止了对缓冲区的高估或低估，通过发送不确认握手信号从而阻塞了数据的传输速度。当不确认信号发过后，若总线有空闲，数据传输将再做一次。这种流控制机制允许灵活的任务安排，可使不同性质的流通道同时正常工作，这样多种流通常可在不同间隔进行工作，传送不同大小的数据包。
1、USB设备的安装
所有的USB设备都是通过端口接在USB上，网络集线器知道这些指定的USB设备，集线器有一个状态指示器指明在其某个端口上，USB设备是否被安装或拆除了，主机将所有的集线器排成队列以取回其状态指示。在USB 设备安装后，主机通过设备控制通道激活该端口并以预设的地址值给USB设备。
主机对每个设备指定唯一的USB地址。并检测这种新装的USB设备是集线器还是功能部件。主机为USB设备建立了控制通道，使用指定的USB 的地址和零号端口。
如果安装的USB设备是集线器，并且USB设备连在其端口上，上述过程对每个USB设备的安装都要做一遍。
如果安装的设备是功能部件，那么主机中关于该设备的软件将因设备的连接而被引发。
2、USB设备的拆卸
当USB设备从集线器的端口拆除后，集线器关闭该端口，并且向主机报告该设备已不存在。USB的系统软件将准确进行处理，如果去除的USB设备上集线器，USB的系统软件将对集线器反连在其上的所有设备进行处理。
3、总线标号
总线标号就是对连接在总线上的设备指定唯一的地址的一种动作，因为USB允许USB设备在任何时刻从USB上安装或拆卸，所以总线标号是USB 的系统软件始终要作的动作，而且总线标号还包括对拆除设备的检测和处理。
4、数据流种类
数据和控制信号在主机和USB设备间的交换存在两种通道：单向和双向。USB的数据传送是在主机软件和一个USB设备的指定端口之间。这种主机软件和USB设备的端口间的联系称作通道。总的来说，各通道之间的数据流动是相互独立的。一个指定的USB设备可有许多通道。例如，一个USB 设备存在一个端口，可建立一个向其它USB设备的端口，发送数据的通道，它可建立一个从其它USB设备的端口接收数据的通道。
USB的结构包含四种基本的数据传输类型：
（1）控制数据传送：在设备连接时用来对设备进行设置，还可对指定设备进行控制，如通道控制；
（2）批量数据传送：大批量产生并使用的数据，在传输约束下，具有很广的动态范围；
（3）中断数据的传送：用来描述或匹配人的感觉或对特征反应的回馈。
（4）同步数据的传送：由预先确定的传送延迟来填满预定的USB带宽。
对于任何对定的设备进行设置时一种通道只能支持上述一种方式的数据传输，数据流模式的更多细节在第四章中详述。
5、控制数据传送
当USB设备初次安装时，USB系统软件使用控制数据对设备进行设置，设备驱动程序通过特定的方式使用控制数据来传送，数据传送是无损性的。
6、批量数据传送
批量数据是由大量的数据组成，如使用打印机和扫描仪时，批量数据是连续的。在硬件级上可使用错误检测可以保证可靠的数据传输，并在硬件级上引入了数据的多次传送。此外根据其它一些总线动作，被大量数据占用的带宽可以相应的进行改变。
7、中断数据传输
中断数据是少量的，且其数据延迟时间也是有限范围的。这种数据可由设备在任何时刻发送，并且以不慢于设备指定的速度在USB上传送。
中断数据一般由事件通告，特征及座标号组成，只有一个或几个字节。匹配定点设备的座标即为一例，虽然精确指定的传输率不必要，但USB必须对交互数据提供一个反应时间的最低界限。
8、同步传输
同步数据的建立、传送和使用时是连续且实时的，同步数据是以稳定的速率发送和接收实时的信息，同步数据要使接收者与发送者保持相同的时间安排，除了传输速率，同步数据对传送延迟非常敏感。所以同步通道的带宽的确定，必须满足对相关功能部件的取样特性。不可避免的信号延迟与每个端口的可用缓冲区数有关。
一个典型的同步数据的例子是语音，如果数据流的传送率不能保持，数据流是否丢失将取决于缓冲区的大小和损坏的程度。即使数据在USB硬件上以合适的速率传送，软件造成的传送延迟将对那些如电话会议等实时系统的应用造成损害。
实时的传送同步数据肯定会发生潜在瞬时的数据流丢失现象，换句话说，即使许多硬件机制，如重传的引入也不能避免错误的产生。实际应用中，USB 的数据出错率小到几乎可以忽略不计。从USB的带宽中，给USB同步数据流分配了专有的一部分以满足所想得到的传速率，USB还为同步数据的传送设计了最少延迟时间。
9、指定USB带宽
USB的带宽分配给各个通道，当一个通道建立后，USB就分配给它一定的带宽，USB设备需要提供一些数据缓冲区。若USB提供了更多带宽，则需更多的缓冲区。USB的体系要保证缓冲引导的硬件的延迟限定在几毫秒内。
USB的带宽容量可以容纳多种不同的数据流，因此保证USB上可以连接大量设备，如可以容纳从1B+D直到T1速率范围的电信设备。同时USB 支持在同一时刻不同设备具有不同比特率，并具有一个动态变动的范围。2.3USB设备
USB设备分为诸如集线器、分配器或文本设备等种类。集线器类指的是一种提供USB连接点的设备，USB设备需要提供自检和属性设置的信息，USB设备必须在任何时刻执行与所定义的USB设备的状态相一致的动态。
2.3.1设备特性
当设备被连接、编号后，该设备就拥有一个唯一的USB地址。设备就是通过该USB地址被操作的，每一个USB设备通过一个或多个通道与主机通讯。所有USB设备必须在零号端口上有一指定的通道，每个USB设备的USB 控制通道将与之相连。通过此控制通道，所有的USB设备都列入一个共同的准入机制，以获得控制操作的信息。
在零号端口上，控制通道中的信息应完整的描述USB设备、此类信息主要有以下几类：
（1）标准信息：这类信息是对所有USB设备的共同性的定义，包括一些如厂商识别、设备种类、电源管理等的项目。设备设置、接口及终端的描述在此给出。
（2）类别信息：此类信息给出了不同USB的设备类的定义，主要反映其不同点。
（3）USB厂商信息：USB设备的厂商可自由的提供各种有关信息，其格式不受该规范制约。此外，每个USB设备均提供USB的控制和状态信息。
2.3.2设备描述
主要分为两种设备类：集线器和功能部件。只有集线器可以提供更多的USB的连接点，功能部件为主机提供了具体的功能。
USB设备可被划分三层：
（1）底层是传送和接收数据包的总线接口；
（2）中间层处理总线接口与不同端点之间的数据路由端节点是数据的终结提供处或使用处，它可被看作数据源或数据接收端(Sink)；
（3）最上层的功能由串行总线设备提供，比如鼠标，或ISDN接口。2.3.3设备状态
USB设备有若干可能的状态，其中一些对于USB与主机（host）来说是外置的，而另外一些对USB设备来说是内置的。
（1）连接状态
USB设备可被连接到USB接口上或从接口断开。
（2）加电状态
USB设备的电源可来自外部电源，也可从USB接口的集线器而来。电源来自外部电源的USB设备被称作自给电源式的（self-powered）。尽管自给电源式的USB设备可能在连接上USB接口以前可能已经带电，但它们直到连线上USB接口后才能被看作是加电状态（Powered state）。而这时候VBUS
已经对设备产生作用了。
一个设备可能有既支持自给电源的，同时也支持总线电源式的配置。有一些支持其中的一种，而另一些设备配置可能只有在自给电源下才能被使用。设备对电源支持的能力是通过配置描述表（configuration descriptor）来反映的。当前的电源供给形式被作为设备状态的一部分被反映出来。设备可在任何时候改变它们的供电来源，比如说：从自给式向总线式改变，如果一个配置同时支持两种模式，那此状态的最大电源需求就是指设备在两种模式下从VBUS上获取电能的最大值。设备必须以此最大电源作为参照，而究竟处于何状态是不考虑的。如果有一配置仅支持一种电源模式，那么电源模式的改变会使得设备失去当前配置与地址，返回加电状态。如果一个设备是自给电源式，并且当前配置需要大于100mA电流，那么如果此设备转到了总线电源式，它必须返回地址状态（Address state）。自给电源式集线器使用VBUS来为集线控制器（Hub controller）提供电源，因而可以仍然保持配置状态（Configured state），尽管自给电源停止提供电源。
（3）缺省状态
设备加电以后，在它从总线接收到复位信号之前不应对总线传输发生响应。在接收到复位信号之后，设备才在缺省地址处变得可寻址。
（4）地址状态
所有的USB设备在加电复位以后都使用缺省地址。每一设备在连接或复位后由主机分配一个唯一的地址。当USB设备处于挂起状态时，它保持这个地址不变。
USB设备只对缺省通道（Pipe）请求发生响应，而不管设备是否已经被分配地址或在使用缺省地址。
（5）中止状态
为节省电源，USB设备在探测不到总线传输时自动进入中止状态。当中止时，USB设备保持本身的内部状态，包括它的地址及配置。
所有的设备在一段特定的时间内探测不到总线活动时必须进入中止态。不管设备是被分配了非缺省的地址或者是被配置了，已经连接的设备必须在任何加电的时刻随时准备中止。总线活动的中止可能是因为主机本身进入了中止状态。另外，USB设备必须在所连接的集线器端口失效时进入中止态。这就是所指的选择性中止（Selective suspend）。
USB设备在总线活动来到时结束中止态。USB设备也可以远程唤醒的电流信号来请求主机退出中止态或选择性中止态。具体设备具有的远程唤醒的能力是可选的，也就是说，如果一个设备有远程唤醒的能力，此设备必须能让主机控制此能力的有效与否。当设备复位时，远程唤醒能力必须被禁止。
2.4Bus Enumeration总线标号
当USB设备接上或从USB设备移开的时候，主机启动一个被称作总线标识（bus enumeration）的进程，来标识并管理设备状态的改变，当USB设备接上一个加电端口时，系统当采取以下操作：
（1）USB设备所连的集线器通过其通向主机的状态改变通道向主机，汇报本USB设备已连接上。此时，USB设备处于加电状态，它所连接的端口是无效的。
（2）主机通过寻问集线器决定此次状态改变的确切含义。
（3）主机一旦得知新设备已连上以后，它至少等待100ms以使得插入操作的完成以及设备电源稳定工作。然后主机发出端口使能及复位命令给那个端口。
（4）集线器将发向端口的复位信号持续10ms当复位信号撤消后，端口已经有效了。这时USB设备处于缺省状态，并且可从VBUS汲取小于100mA 的电能，所有设备寄存器及状态已经被复位，设备可对缺省地址产生响应。
（5）主机给设备分配一个唯一的地址，设备转向编址状态。（Address state）。
（6）在USB设备接受设备地址之前，它的缺省控制通道（Default Control
Pipe）在缺省地址处自然是可寻址的，主机通过读取设备描述表，判决设备缺省通道的实际净数据负载。
（7）主机从设备读取配置信息要从配置0读到配置n-1，其中n为配置个数，此操作须花费几个毫秒。
（8）基于从设备取来的配置信息及设备如何被使用的信息，主机给设备一个配置值，此刻，设备就处于配置状态（Configured state）并此配置有关的所有端节点，都按照配置各就各位，USB设备现在可以从VBUS得到描述中所要求的电量了。从设备的角度来讲，它已经准备就绪了。
当UBS设备被取走时，集线器同样会通知主机，断开一个设备连接会使得设备所连接的端口无效，一收到断开通知后，主机就会更新的拓扑信息。
2.5通用USB设备操作
1、动态插接与拔开
USB设备必须在任意时刻允许被插接与拔开。提供连接点或端口的集线器应当负责汇报端口的状态改变情况。
当主机探测到连接操作后，会使得所连的集线器端口生效，设备也会因此而复位，一个被复位了的USB设备有如下特性：
（1）对缺省USB地址发生响应；
（2）没有被配置；
（3）初始状态不是挂起。
当设备从一个集线器端口移去时，集线器会使得原来连接的端口失效，并且通知主机设备已移去。
2、地址分配
当USB设备连接以后，由主机负责给此设备分配一个唯一的地址，这个操作是在设备复位及端口使能操作以后。
3、配置
USB设备在正常被使用以前，必须被配置，由主机负责配置设备。主机一般会从USB设备获取配置信息后再准定此设备有哪些功能。
作为配置操作的一部分，主机会设置设备的配置值，并且，如果必要的话会选择合适的接口的备选设置。
只须一个简单配置，一个设备可能支持多重接口。一个接口是一组端结点集合，它们代表了设备向主机提供的单一的功能或特性，用来与这组相关端结点通信的协议以及接口内各端结点的目的可以作为一个设备类的一部分或者由厂商制定具体定义。
另外，一个配置中的接口可能有备选设置。这些备选设置会重定义相关端结点的数目或特性。如果是这样的话，设备必须支持GetInterface(接口请求)与Set Interface（接口设置）请求，来汇报及选择指定的接口的设备选设置。
在每个设备配置下，每个接口描述表可能包括用来标识接口的及备选设置的域，接口被从0～N-1编号。n为配置所支持的能同时使用的接口数目，类似的设置的编号也从0开始。当设备初始化配置后，缺省设置是备选设置0。
了支持通用的设备驱动程序管理一组相关的BUS设备，设备与接口描述表中包含了类（Class），子类（Sub class），及协议（Protocol）域。这些域用来标识一个设备的功能及用于通信的协议。
一个类值被分配给一组按照特性划分成USB类说明一部分的设备。一个类的设备可进一步划分成子类，并且在一个类或子类中，一个协议代值可定义主机软件是怎样与设备通信的。
4、数据传送
数据可能以四种方式在USB设备端结点与主机之间传送。在不同设置
下，一个终端结点可能被用于不同的传输方式，但一旦设置选定，传送方式就选定了。
5、复位/继续及恢复时间
当一个端口被复位或从中止态继续的时候，USB系统软件应当等待一个10ms的恢复时间才能确保端口对数据传输产生响应。
一旦恢复时间段结束（从reset信号结束，或resume信号结尾的EOP结束开始计时）设备必须在任意时刻都能对数据传输作出响应。
6、设置地址的处理
在reset/resume恢复时间段以后，如果设备收到SetAddress()请求，设备必须能在50ms内完成请求的处理，并完成状态的转换，在SetAddress()的请求下，当设备发出0长度的状态数据包或设备收到状态数据包的响应信号ACK就表明状态转换结束了。
在状态转换结束后，设备有2ms的SetAddress()恢复时间。在这段时间结束以后，设备必须能在新地址处接受Setup数据包，并且，必须确保此时设备不对旧地址的信号产生响应。
7、请求错误
如果一设备收到一个请求，它或是在设备中无定义，或是不适用于当前设置，或是数值不对，这时就会产生一个请求错误。设备在下一个数据传输阶段或状态交换阶段（Status stage）返回一个表明错误的STALL PID信号，一般在下一个数据传输返回更好，这样可减少不必要的总线活动。
2.6USB主机
USB的互连支持数据在USB主机与USB设备之间的流动。为了简化主机上的客户软件（Software client）与设备的功能部件（function）之间的通信
而必须的主机接口（host interface）。只要USB设备并不感觉到主机行为的改变，USB主机完全可以提供一个不同的软件系统实现方法。图2.2展示了USB 通信模型之间基本的信息流与互连关系：
图2.2通信模型层次关系图
由图2.2可见，主机与设备都被划分成不同的层次。主机上垂直的箭头是实际的信息流。设备上对应的接口是基于不同实现的。在主机与设备之间的所有通信最终都是通过USB的电缆进行，然而，在上层的水平层之间存在逻辑的主机—设备信息流。主机上的客户软件和设备功能部件之间的通信是基于实际的应用需求及设备所能提供的能力。
客户软件与功能部件之间的透明通信的要求，决定主机和设备下层部件的功能以及它们的界面（interface）。
主机在整个USB系统中是唯一的，它包括USB总线接口、USB系统（USB System）、USB客户（Client）。
其中，USB总线接口处理电气及协议层的互连。从互连的角度看，USB 设备和USB主机都提供类似的USB总线接口，如串行接口引擎（Serial Interface Engine SIE）。由于主机在USB系统中的特殊性，USB主机上的总线接口还必须具备主机控制器的功能（Host Controller），主机控制器具有一个内集成的集线器（根集线器）提供与USB电缆的连接。
USB系统（USB System）使用主机控制器来管理主机与USB设备的数据传输。USB系统与主机控制器之间的界面基于主机控制器的硬件特性。USB 系统层相对于主机控制器而言，处理的是以客户观点见到的数据传输及客户与设备的交互。这包括附加的USB信息，比如协议头（Protocol Wrappers）。USB系统还必须管理USB的系统资源，以使得客户的访问成为可能。
USB系统有三个主要组成部份：主机控制器驱动（Host Controller Driver）、USB驱动（USB Driver）和主机软件（host software）。
主机控制器驱动的存在，方便地将各种不同的主机控制器实现映射到
USB系统，客户可以不必知道设备到底接在哪个主机控制器上就能同设备进行通信。USB驱动提供了基本的面向客户的主机界面。在HCD与USB之间的接口称为主机控制器驱动接口（Host Controller Driver Interface HCDI）。这层接口不能被客户直接访问，所以也不是由USB具体来完成的。一个典型的HCDI是由支撑各种不同主机控制器的操作系统来定义的。
USBD提供I/O请求包（I/O Request Packets）形式的数据传输，以某一特定通道来传输数据。另外，USBD为它的客户提供一个容易被支配及配置的抽象的设备。作为这种抽象的一部份，USBD拥有标准通道对设备进行一些标准的控制。这标准通道实现了USBD与抽象设备之间的逻辑通信。
在有些操作系统中，提供了额外的非USB系统软件以支持设备的配置及设备驱动程序的加载。在这样的操作系统中，设备驱动程序应使用提供的主机软件接口而不是直接访问USBDI。
客户层描述的是直接与USB设备进行交互所需要的软件包。当所有的设备都已连上系统时，这些客户就可以直接通设备进行通信。一个客户不能直接访问设备的硬件。主机可提供如下的功能：
（1）检测USB设备的连接与断开；
（2）管理主机与设备之间的标准控制流；
（3）管理主机与设备之间的数据流；
（4）收集状态及一些活动的统计数字。
控制主机控制器与USB设备的电气接口，包括提供有限的能源。所有的集线器都通过状态改变通道报告它的状态的改变，其中包括设备的连上与断开等。USBD的一类特殊客户即：集线器驱动器拥有这些状态改变通道，接收这些状态的改变。对于像设备连结这种状态改变，集线器驱动器将加载设备的驱动程序。在有些系统中，这种集线器驱动程序是操作系统提供的主机软件的一部份，它用来管理设备。
2.7USB分组标识
USB的分组标识（PID）用来标识操作的属性，PID指出了数据分组的类型，并可由此推断出分组格式和改组所用的校验方法。USB的通信结构一般是以PID开始的，后面紧跟着数据或控制信息，最后是CRC校验。
PID是由一个四位的分组类型码加上该四位类型码的反码组成，其格式如图2.3所示：
图2.3PID分组码格式
2.8USB的数据流包格式
USB的数据流以包的形式进行传输，根据PID的不同，将包分为四种，令牌包（Token Package），数据包（Data Package），握手包(Handshake Package），和特殊类型包（Special Package）。
2.8.1令牌包
如图2.4所示为令牌包的格式。它由PID字段，ADDR（Address地址）字段，ENDP（End point,端点）字段和CRC（cyclic Redundancy Check，循环冗余校验），字段构成。PID包指定了包是输入输出还是建立类型，对于输出和建立事务，地址和端点字段唯一确定了哪个设备和端点接受数据包。对于输入事务，这些字段唯一确定了哪个端点应该传输数据包。只有主机能发出标记包。输入PID定义了从外设到主机的数据时务。格式如图2.4所示：
图2.4令牌包格式
2.8.2数据包
数据包由PID，大于或等于0个字节的数据的数据区和CRC构成。有两种类型的数据包，其中PID分别为DATA0和DATA1。这两种数据包是为了支持数据切换同步（DATA Toggle Synchronization）而定义的。格式如图2.5所示：
图2.5数据包格式
usb驱动程序教程
编写Windows https://www.sodocs.net/doc/b017457510.html,的usb驱动程序教程 Windows https://www.sodocs.net/doc/b017457510.html, 是微软推出的功能强大的嵌入式操作系统，国内采用此操作系统的厂商已经很多了，本文就以windows https://www.sodocs.net/doc/b017457510.html,为例，简单介绍一下如何开发windows https://www.sodocs.net/doc/b017457510.html, 下的USB驱动程序。 Windows https://www.sodocs.net/doc/b017457510.html, 的USB系统软件分为两层： USB Client设备驱动程序和底层的Windows CE实现的函数层。USB设备驱动程序主要负责利用系统提供的底层接口配置设备，和设备进行通讯。底层的函数提本身又由两部分组成，通用串行总线驱动程序（USBD）模块和较低的主控制器驱动程序（HCD）模块。HCD负责最最底层的处理，USBD模块实现较高的USBD函数接口。USB设备驱动主要利用 USBD接口函数和他们的外围设备打交道。 USB设备驱动程序主要和USBD打交道，所以我们必须详细的了解USBD提供的函数。 主要的传输函数有： abourttransfer issuecontroltransfer closetransfer issuein te rruptransfer getisochresult issueisochtransfer gettransferstatus istransfercomplete issuebulktransfer issuevendortransfer 主要的用于打开和关闭usbd和usb设备之间的通信通道的函数有： abortpipetransfers closepipe isdefaultpipehalted ispipehalted openpipe resetdefaultpipe resetpipe 相应的打包函数接口有： getframelength getframenumber releaseframelengthcontrol setframelength takeframelengthcontrol 取得设置设备配置函数： clearfeature setdescriptor getdescriptor setfeature
USB驱动程序编写
USB驱动程序编写 linux下usb驱动编写（内核2.4）——2.6与此接口有区别2006-09-15 14:57我们知道了在Linux 下如何去使用一些最常见的USB设备。但对于做系统设计的程序员来说，这是远远不够的，我们还需要具有驱动程序的阅读、修改和开发能力。在此下篇中，就是要通过简单的USB驱动的例子，随您一起进入USB驱动开发的世界。 USB骨架程序（usb-skeleton），是USB驱动程序的基础，通过对它源码的学习和理解，可以使我们迅速地了解USB驱动架构，迅速地开发我们自己的USB硬件的驱动。 USB驱动开发 在掌握了USB设备的配置后，对于程序员，我们就可以尝试进行一些简单的USB驱动的修改和开发了。这一段落，我们会讲解一个最基础USB框架的基础上，做两个小的USB驱动的例子。 USB骨架 在Linux kernel源码目录中driver/usb/usb-skeleton.c为我们提供了一个最基础的USB驱动程序。我们称为USB骨架。通过它我们仅需要修改极少的部分，就可以完成一个USB设备的驱动。我们的USB驱动开发也是从她开始的。 那些linux下不支持的USB设备几乎都是生产厂商特定的产品。如果生产厂商在他们的产品中使用自己定义的协议，他们就需要为此设备创建特定的驱动程序。当然我们知道，有些生产厂商公开他们的USB协议，并帮助Linux驱动程序的开发，然而有些生产厂商却根本不公开他们的USB协议。因为每一个不同的协议都会产生一个新的驱动程序，所以就有了这个通用的USB驱动骨架程序，它是以pci 骨架为模板的。 如果你准备写一个linux驱动程序，首先要熟悉USB协议规范。USB主页上有它的帮助。一些比较典型的驱动可以在上面发现，同时还介绍了USB urbs的概念，而这个是usb驱动程序中最基本的。 Linux USB 驱动程序需要做的第一件事情就是在Linux USB 子系统里注册，并提供一些相关信息，例如这个驱动程序支持那种设备，当被支持的设备从系统插入或拔出时，会有哪些动作。所有这些信息都传送到USB 子系统中，在usb骨架驱动程序中是这样来表示的： static struct usb_driver skel_driver = { name: skeleton, probe: skel_probe, disconnect: skel_disconnect, fops: &skel_fops, minor: USB_SKEL_MINOR_BASE, id_table: skel_table,
USB驱动程序源代码
项目报告7 USB驱动程序源代码作者：罗仕波 一．头文件go7007sb.h /* *go7007sb.h - this file includes all relative header files that *will be used in go7007sb vedio usb interface driver, and it *also defines all relative driver private data structures and *it's io control commands. */ #ifndef _GO7007SB_H #define _GO7007SB_H #include
USB设备驱动程序设计
USB设备驱动程序设计 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
未能成功安装设备驱动程序MTPUSB设备安装失败的解决办法
未能成功安装设备驱动程序M T P U S B设备安装失败的解决办法 文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
M T P U S B设备安装失败未能成功安装设备驱动程序 终极解决方法 环境介绍：电脑系统win7（32位）已安装摩托罗拉手机驱动版本（其他版本应该也行，不行的话去摩托罗拉官网下载最新驱动） 手机型号：摩托罗拉defy mb525（系统） 备注：其他电脑操作系统和不同型号手机可参考此方法，找到相应设置项即可。 问题简介： 1.当我们把手机连接至电脑，把模式调制成“摩托罗拉手机门户”时，出现下列情况 2.过一会之后便会弹出提示说：未能成功安装设备驱动程序
3.单击查看详情便弹出窗口如下图所示： 4.此时桌面右下角图标出现黄色三角号，如图所示： 5.于是我们就开始不淡定了，怎么看怎么别扭、抓狂、按耐不住。下面介绍问题解决方案 解决方法： 1.我的电脑——右键单击——管理——设别管理器，之后会看到如图所示：在便携设备下有黄色三角号提示，即是我们纠结的MTP USB设备安装不成功的展示。
MIUI手机操作系统为例，其他手机操作系统需将USB绑定服务开启即可）。选择设置——系统——共享手机网络——USB绑定，将该选项设置为“开”，这是你会发现如图所示变化，在设备管理器面板中没有了便携设备选项及黄色三角号提醒，如图所示：（但桌面右下角的黄色三角警示还在）
3.在完成以上步骤后，用手机打开WIFI并登录无线WLAN，手机打开网页检验连接是否正常，若正常则如下图所示，黄色三角号警示消失，问题解决；若以上步骤没有解决问题，请先连接WIFI并登录WLAN之后，再按步骤操作。 4.完成以上步骤并解决问题后，选择电脑桌面网络——右键单击——属性，如下图所示：此时不仅手机能上网，而且电脑也能正常连接网络，正常上网。（我的体验是连接数据不稳定，时不时的要手机重新登陆WIFI，才有数据传输，可能是高校WLAN的问题，在家网速快的可以尝试一下） 5.通过这个问题的解决，我才知道原来MTP USB设备安装失败，未能成 功安装设备驱动程序的原因是我们手机里面没有启用该设备服务。今天 才知道MTP USB设备是与手机里的共享手机网络中“USB绑定”服务相关 联的，是电脑用来使用手机WIFI网络连接进行上网的工具。
Qualcomm USB驱动安装步骤
高通USB驱动安装步骤 1. 需要的文件 \\192.168.50.11\Common\Tools\7k_required\android_usb_windows.zip \\192.168.50.11\Common\Tools\7k_required\QPST_WINAND1000\HY11-VN949-1.zip 解压缩2个文件，其中，解压缩HY11-VN949-1.zip后出现3个子目录
选择“下一步” 2.1 DIAG/Modem/GPS设备的安装 对第1 (DIAG), 2 (Modem), 4 (GPS)个设备，选择如下：
选择“在这些位置上搜索最佳驱动程序”，然后浏览路径时，选择解压出来的
字符设备驱动开发实验
字符设备驱动实验 实验步骤： 1、将设备驱动程序使用马克file文件编译 生成模块firstdev.ko 2、将模块加载到系统中insmod firstdev.ko 3、手动创建设备节点 mknod /dev/first c 122 0 4、使用gcc语句编译firsttest.c生成可执行 文件 5、运行可执行文件firsttest，返回驱动程序 中的打印输出语句。 查看设备号：cat /proc/devices 卸载驱动：rmmod firstdev 删除设备节点：rm /dev/first 显示printk语句，（打开一个新的终端）while true do sudo dmesg -c sleep 1 done
源码分析 设备驱动程序firstdev.c #include
static struct file_operations first_dev_fops ={ .owner = THIS_MODULE, .open = first_dev_open, }; static int __init first_dev_init(void) { int ret; ret = register_chrdev(122,"/dev/first",&first_dev_fo ps); printk("Hello Modules\n"); if(ret<0) { printk("can't register major number\n"); return ret; }
最新开发usb驱动程序的方法连载一
最新开发usb驱动程序的方法连载一 开发usb驱动程序的方法（连载二） NT还有更多其他的对象，例如中断对象、Controller对象、定时器对象等等，但在我们开发的驱动程序中并没有用到，因此在这里不做介绍。 I/O缓冲策略 很明显的，驱动程序和客户应用程序经常需要进行数据交换，但我们知道驱动程序和客户应用程序可能不在同一个地址空间，因此操作系统必须解决两者之间的数据交换。这就就设计到设备的I/O缓冲策略。 读写请求的I/O缓冲策略 前面说到通过设置Device对象的Flag可以选择控制处理读写请求的I/O缓冲策略。下面对这些缓冲策略分别做一介绍。 1、缓冲I/O(DO_BUFFERED_IO) 在读写请求的一开始，I/O管理器检查用户缓冲区的可访问性，然后分配与调用者的缓冲区一样大的非分页池，并把它的地址放在IRP的AssociatedIrp.SystemBuffer域中。驱动程序就利用这个域来进行实际数据的传输。 对于IRP_MJ_READ读请求，I/O管理器还把IRP的UserBuffer域设置成调用者缓冲区的用户空间地址。当请求完成时，I/O管理器利用这个地址将数据从驱动程序的系统空间拷贝回调用者的缓冲区。对于IRP_MJ_WRITE写请求，UserBuffer被设置为NULL，并把用户缓冲区的数据拷贝到系统缓冲区中。 2、直接I/O(DO_DIRECT_IO) I/O管理器首先检查用户缓冲区的可访问性，并在物理内存中锁定它。然后它为该缓冲区创建一个内存描述表(MDL)，并把MDL的地址存放在IRP的MdlAddress域中。AssociatedIrp.SystemBuffer和 UserBuffer 都被设置为NULL。驱动程序可以调用函数 MmGetSystemAddressForMdl得到用户缓冲区的系统空间地址，从而进行数据操作。这个函数将调用者的缓冲区映射到非份页的地址空间。驱动程序完成I/O请求后，系统自动从系统空间解除缓冲区的映射。 3、这两种方法都不是 这种情况比较少用，因为这需要驱动程序自己来处理缓冲问题。 I/O管理器仅把调用者缓冲区的用户空间地址放到IRP的UserBuffer 域中。我们并不推荐这种方式。 IOCTL缓冲区的缓冲策略 IOCTL请求涉及来自调用者的输入缓冲区和返回到调用者的输出缓冲区。为了理解IOCTL请求，我们先来看看WIN32 API DeviceIoControl函数的原型。 BOOL DeviceIoControl ( HANDLE hDevice, // 设备句柄 DWORD dwIoControlCode, // IOCTL请求操作代码 LPVOID lpInBuffer, // 输入缓冲区地址 DWORD nInBufferSize, // 输入缓冲区大小 LPVOID lpOutBuffer, // 输出缓冲区地址 DWORD nOutBufferSize, // 输出缓冲区大小 LPDWORD lpBytesReturned, // 存放返回字节数的指针
开发usb驱动程序的方法(连载一)
开发usb驱动程序的方法（连载一） 开始驱动程序设计 下面的文字是从Microsoft的DDK帮助中节选出来的，它让我们明白在开始设计驱动程序应该注意些什么问题，这些都是具有普遍意义的开发准则。应该支持哪些I/O请求在开始写任何代码之前，应该首先确定我们的驱动程序应该处理哪些IRP例程。 如果你在设计一个设备驱动程序，你应该支持和其他相同类型设备的NT驱动程序相同的IRP_MJ_XXX 和IOCTL请求代码。 如果你是在设计一个中间层NT驱动程序，应该首先确认你下层驱动程序所管理的设备，因为一个高层的驱动程序必须具有低层驱动程序绝大多数IRP_MJ_XXX例程入口。高层驱动程序在接到I/O 请求时，在确定自身IRP当前堆栈单元参数有效的前提下，设置好IRP中下一个低层驱动程序的堆栈单元，然后再调用IoCallDriver 将请求传递给下层驱动程序处理。 一旦决定好了你的驱动程序应该处理哪些IRP_MJ_XXX，就可以开始确定驱动程序应该有多少个Dispatch例程。当然也可以考虑把某些 RP_MJ_XXX处理的例程合并为同一例程处理。例如在ChangerDisk 和 VDisk里，对IRP_MJ_CREATE和IRP_MJ_CLOSE处理的例程就是同一函数。对IRP_MJ_READ和IRP_MJ_WRITE处理的例程也是同一个函数。 应该有多少个Device对象？ 一个驱动程序必须为它所管理的每个可能成为I/O请求的目标的物理和逻辑设备创建一个命名Device对象。一些低层的驱动程序还可能要创建一些不确定数目的Device对象。例如一个硬盘驱动程序必须为每一个物理硬盘创建一个Device对象，同时还必须为每个物理磁盘上的每个逻辑分区创建一个Device对象。一个高层驱动驱动程序必须为它所代表的虚拟设备创建一个Device 对象，这样更高层的驱动程序才能连接它们的Device对象到这个驱动程序的Device对象。另外，一个高层驱动程序通常为它低层驱动程序所创建的Device对象创建一系列的虚拟或逻辑Device对象。 尽管你可以分阶段来设计你的驱动程序，因此一个处在开发阶段的驱动程序不必一开始就创建出所有它将要处理的所有Device对象。但从一开始就确定好你最终要创建的所有Device对象将有助于设计者所要解决的任何同步问题。另外，确定所要创建的Device对象还有助于你定义Device对象的Device Extension 的内容和数据结构。 开始驱动程序开发 驱动程序的开发是一个从粗到细逐步求精的过程。NT DDK的src\ 目录下有一个庞大的样板代码，几乎覆盖了所有类型的设备驱动程序、高层驱动程序和过滤器驱动程序。在开始开发你的驱动程序之前，你应该在这个样板库下面寻找是否有和你所要开发的类似类型的例程。例如我们所开发的驱动程序，虽然DDK 对USB描述得不是很详细，我们还是可以在src\storage\class目录发现很多和USB设备有关的驱动程序。下面我们来看开发驱动程序的基本步骤。 最简的驱动程序框架 1、写一个DriverEntry例程，在里面调用IoCreateDevice创建一个Device对象。 2、写一个处理IRP_MJ_CREA TE请求的Dispatch例程的基本框架 (参见DDK Kernel-Mode Drivers 4.4.3描述的一个DispatchCreate 例程所要完成的最基本工作。当然写了DispatchCreate例程后，要在DriverEntry 例程为IRP_MJ_CREA TE初始化例程入口)。如果驱动程序创建了多于一个Device对象，则必须为IRP_MJ_CLOSE 请求写一个例程，该例程通常情况下可以和DispatchCreate共用一个例程，参见参见DDK Kernel-Mode Drivers 4.4.3。 3、编译连接你的驱动程序。
USB WDM 设备驱动程序
USB WDM 设备驱动程序DriverStudio 引言 随着微机技术水平的日益提高，传统的计算接口已经不能满足当前计算机高速发展的需求，计算机业界迫切需要新的通用型、高速总线接口。通用外设接口标准USB应运而生。USB,全称为通用串行总线（Universal Serial Bus），它是Compaq、IBM等PC大厂商联合开发的一种新型的、基于令牌的、高速的串行总线标准。开发者要设计USB设备接口，就必须首先了解USB协议，在此基础上有针对性的开发USB设备驱动程序。 USB简介 在众多的PC机总线中，USB以其突出的优点独树一帜：①使用方便。支持热拔插，不涉及中断请求（IRQ）冲突等问题，能真正做到“即插即用”。②传输速率高。目前的USB 2.0协议速度高达480Mbps 。③易于扩展。通过使用Hub扩展可连接多达127个外设。④使用灵活。USB共有４种传输模式：控制(control)、同步(Synchronization)、中断(interrupt)、批量(bulk)，以适应不同设备的需要。⑤独立供电。正由于上述优点，开发USB接口的设备已成为一种发展趋势。 一个完整的USB系统包括主机系统和USB设备。所有的传输事务都是由主机发起的。一个主机系统又可以分为以下几个层次结构，如图1所示：
图1 USB 互连通信模型 USB总线接口包括USB主控制器和根集线器，其中USB主控制器负责处理主机与设备之间电气和协议层的互连，根集线器提供USB设备连接点。USB系统使用USB主控制器来管理主机和USB设备之间的数据传输，另外它也负责管理USB资源,如带宽等。应用软件不能直接访问USB设备硬件，而通过USB系统和USB总线接口与USB设备进行交互。 USB设备包含一些向主机软件提供一系列USB设备的特征和能力的信息的设备描述符，用来配置设备和定位USB设备驱动程序。这些信息确保了主机以正确的方式访问设备。通常，一个设备有一个或多个配置(Configuration)来控制其行为。配置是接口(Interface)的集合，接口指出软件应该如何访问硬件。接口又是端点(endpoint)的集合，每一个与USB交换数据的硬件就为端点，它是作为通信管道的一个终点。图1显示了一个多层次结构的通信模型，它表明了端点和管道所扮演的角色。 WDM驱动程序和USB驱动程序的分层结构 设备驱动程序实际上是指一系列控制硬件设备的函数，是操作系统中控制和连接硬件的关键模块。它提供连接到计算机的硬件设备的软件接口。
一个简单字符设备驱动实例
如何编写Linux设备驱动程序 Linux是Unix操作系统的一种变种，在Linux下编写驱动程序的原理和思想完全类似于其他的Unix系统，但它dos或window环境下的驱动程序有很大的区别。在Linux环境下设计驱动程序，思想简洁，操作方便，功能也很强大，但是支持函数少，只能依赖kernel中的函数，有些常用的操作要自己来编写，而且调试也不方便。本文是在编写一块多媒体卡编制的驱动程序后的总结，获得了一些经验，愿与Linux fans共享，有不当之处，请予指正。 以下的一些文字主要来源于khg，johnsonm的Write linux device driver，Brennan's Guide to Inline Assembly，The Linux A-Z，还有清华BBS上的有关device driver的一些资料. 这些资料有的已经过时，有的还有一些错误，我依据自己的试验结果进行了修正. 一、Linux device driver 的概念 系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口，设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节，这样在应用程序看来，硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作。设备驱动程序是内核的一部分，它完成以下的功能： 1）对设备初始化和释放； 2）把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据； 3）读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据； 4）检测和处理设备出现的错误。 在Linux操作系统下有两类主要的设备文件类型，一种是字符设备，另一种是块设备。字符设备和块设备的主要区别是：在对字符设备发出读/写请求时，实际的硬件I/O一般就紧接着发生了，块设备则不然，它利用一块系统内存作缓冲区，当用户进程对设备请求能满足用户的要求，就返回请求的数据，如果不能，就调用请求函数来进行实际的I/O操作。块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的，以免耗费过多的CPU时间来等待. 已经提到，用户进程是通过设备文件来与实际的硬件打交道。每个设备文件都都有其文件属性(c/b)，表示是字符设备还是块设备。另外每个文件都有两个设备号，第一个是主设备号，标识驱动程序，第二个是从设备号，标识使用同一个设备驱动程序的不同的硬件设备，比如有两个软盘，就可以用从设备号来区分他们。设备文件的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主设备号一致，否则用户进程将无法访问到驱动程序. 最后必须提到的是，在用户进程调用驱动程序时，系统进入核心态，这时不再是抢先式调度。也就是说，系统必须在你的驱动程序的子函数返回后才能进行其他的工作。如果你的驱动程序陷入死循环，不幸的是你只有重新启动机器了，然后就是漫长的fsck。 二、实例剖析 我们来写一个最简单的字符设备驱动程序。虽然它什么也不做，但是通过它可以了解Linux的设备驱动程序的工作原理.把下面的C代码输入机器，你就会获得一个真正的设备
USB驱动程序的编写采用WDM驱动程序
U S B驱动程序的编写采用W D M驱动程序 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
USB驱动程序的编写采用WDM 驱动程序。WDM 驱动程序是一些例程的集合，它们被动地存在，等待主机系 统软件（PnP 管理器、I/O 管理器、电源管理器等）来调用或激活它们。具体驱动程序不同，其所包含 的例程也不同。一个WDM 驱动程序的基本组成包括以下5个例程：（1）驱动程序入口例程：处理驱动程序的初始化。 （2）即插即用例程：处理PnP 设备的添加、删除和停止。 （3）分发例程：处理用户应用程序发出的各种 I/O 请求。 （4）电源管理例程：处理电源管理请求。 （5）卸载例程：处理驱动程序的卸载。 包含文件： , , , , , makefile,sources) 在文件中，包含了上述五个例程： 中定义了各种数据结构还有各种IOCTL控制码，用于不同数据的读写。
中实现了各种驱动例程。包含了上述五个所说例程外还包含了其他例程，课程从下面的驱动 程序入口例程得出一些信息。 驱动程序入口例程： NTSTATUS DriverEntry( IN PDRIVER_OBJECT DriverObject, IN PUNICODE_STRING RegistryPath ) { NTSTATUS ntStatus = STATUS_SUCCESS; PDEVICE_OBJECT deviceObject = NULL; DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE] = Ezusb_Create; DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE] = Ezusb_Close; ources. If you want to add a new source # file to this
USB键盘驱动程序
/* * $Id: usbkbd.c,v 1.27 2001/12/27 10:37:41 vojtech Exp $ * * Copyright (c) 1999-2001 Vojtech Pavlik * * USB HIDBP Keyboard support */ /* * This program is free software; you can redistribute it and/or modify * it under the terms of the GNU General Public License as published by * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or * (at your option) any later version. * * This program is distributed in the hope that it will be useful, * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the * GNU General Public License for more details. * * You should have received a copy of the GNU General Public License * along with this program; if not, write to the Free Software * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA * * Should you need to contact me, the author, you can do so either by * e-mail - mail your message to <>, or by paper mail: * Vojtech Pavlik, Simunkova 1594, Prague 8, 182 00 Czech Republic */ #include
安装USB驱动过程中可能遇到的问题及解决方案
安装USB 驱动过程中可能遇到的问题及解决方案 概述： 本文列举了在安装USB 驱动程序过程中可能遇到的常见问题，并提供了常用的解 决方案。对于其他特殊的情况，如：驱动安装之后出现打印乱码等现象，将在相 关的技术文档中予以进一步的说明。 本文包括： 1. 故障现象： 在打印时遇到：打印到DOT4_00x 端口错误。 故障分析： 1 ）.USB 端口没有被正确地识别。USB 电缆不符合规范，长度太长，或者加装 延长线，转接线，共享器等附加设备； 2 ）.端口选择不正确； 3 ）. 打印机驱动程序未正确安装；如果安装了不匹配的驱动也会出现端口错误。 比如：lj1010 打印机安装了同系列1015 的PCL5e 驱动； 4)）. 系统和USB Host Controller 的影响； 5 ）.端口供电不足。 解决方案： 1 ）.正确连接USB 线，保证USB 电缆长度应小于 2 米，通讯质量较好；取 消延长线和共享器等附加设备； 2 ）.检查打印机驱动属性中的端口选项，如果存在多个DOT4 端口, 则首选数 目较高的端口；查看是否有USB 端口，选择USB 端口打印测试； 3 ）.取消双向支持；
4 ）.完全卸载当前驱动，然后重新启动或热拔插USB 电缆，若系统自动找到新硬件，取消，在device manager 里发现usb printing support 后，再利用“添加打印机向导”添加打印机，安装与打印机语言相匹配的驱动程序，此时，应该选择USB-00X 端口；若系统无法检测到新硬件，要检查系统是否正确识别USB 芯片组，步骤如下： 在Windows 2000/XP 中(Windows 9x/Me 的操作步骤基本类似) ，依次点击“开始→设置→控制面板→系统→硬件→设备管理器”，找到并双击“通用串行总线控制器”。其中应当至少列出两类条目，一类是USB 控制器，另一个是USB Root Hub。如果PC 主板支持USB 2.0 ，并正常安装了驱动程序，一般会在此处显示USB 2.0 Root Hub 。 如果Windows 无法识别出USB 控制器，或在“其他设备”中出现“ USB 控制器”，那么说明主板芯片组的驱动程序或USB 2.0 的驱动程序没有安装成功。建议到芯片组官方网站下载最新的驱动程序，并确认Windows 能正确识别； 5 ）.建议将打印机安装到其他计算机上测试； 6 ）.保证USB 接口获得足够的电力。USB 设备包含从计算机通过USB 电缆驱动USB 通讯的电源。计算机在100mA 的低电力级别下可以检测到设备，但是需要500mA 才能维持大功率USB 设备的高速通讯(movable disk) 。当打印机得不到充分的电流供应时，也可能造成DOT4 无法正确的设定。建议将打印机直接插在屋内的电源插孔上，而非插在延长线上与其他的电器共用电流，同时尽量使用HP 所附的电源线而非其他可能不合格的电源线，或者为计算机添加有源的USB 集线器。 2. 故障现象： 1 ） . 激光打印机在运行光盘安装驱动程序，插入USB 电缆后或者在出现的新硬件向导下安装打印机时会发生这个错误“ 无法安装这个硬件，在安装LaserJet 1020 时出现了一个问题。安装该设备是发生了一个错误：这个设备的驱动程序丢失了一个必需的项，这可能是由于inf 是为Windows 95 或更新版本而写的。联系您的硬件供应商。”； 2 ）.设备控制器的USB 主控制器中出现黄色叹号。 故障分析： 当用打印机驱动光盘的Windows 98 第二版的USB 打印支持驱动程序，而不是使用系统自带的USB 打印支持驱动程序时会发生这种错误。Windows 98 USB 打印驱动程序与更高版本的Windows 操作系统不兼容。
USB驱动程序安装说明
USB编程电缆驱动程序安装说明 概述 USB编程电缆或USB接口产品是通过将电脑的USB接口模拟成传统的串行口（通常为COM3），从而使用现有的编程软件或通信软件，通过编程电缆与PLC 等设备的传统接口进行通信。 功能 ●支持的操作系统Windows2000/Windows XP ●完全兼容USB 2.0规范 ●USB总线供电（非隔离产品）、或USB总线供电与PLC的编程口同时供 电（隔离型产品） ●波特率：300bps～1Mbps自动适应 ●每台PC只支持一个USB接口转换产品（如一台电脑需使用多个USB 接口产品，需为各个USB接口产品设置不同的序列号，请咨询生产厂家 索取序列号设置工具软件） 系统要求 请在使用USB编程电缆之前确认你的电脑是IBM PC兼容型并具备以下最低系统要求： ●Intel兼容586DX4-100MHz中央处理器或更高 ●一个标准的USB接口（4-pin A型插座） ●运行操作系统为Windows2000或Windows XP 驱动程序的安装 驱动程序的安装非常简单，只需按提示进行即可，以Windows XP为例，按以下步骤进行： 1、打开将要连接USB编程电缆或USB接口产品的电脑电源，并确认电脑 的USB口已经启动并正常工作。 2、将USB编程电缆或USB接口产品插入电脑的USB接口，Windows将检 测到设备并运行添加新硬件向导帮助你设置新设备，插入驱动程序光盘 并单击下一步继续。 如果Windows没有提示找到新硬件，那么在设备管理器的硬件列表中， 展开“通用串行总线控制器”，选择带问号的USB设备，单击鼠标右键 并运行更新驱动程序。
编写USB驱动程序步骤
编写USB驱动程序步骤： 1所有usb驱动都必须创建主要结构体struct usb_driver struct usb_driver ->struct module *owner (有他可正确对该驱动程序引用计数，应为THIS_MODULE） ->const char *name (驱动名字，运行时可在查看 /sys/bus/usb/drivers/) ->const struct usb_device_id *id_table (包含该驱动可支持的所有不同类型的驱动设备,没添探测回调函数不会被调用） ->int （*probe)(struct usb_interface *intf,const struct usb_device_id *id) (usb驱动探测函数,确认后struct usb_interface 应恰当初始化，然后返0，如果出错则返负值) ->void(*disconnect)(struct usb_interface *intf) (当struct usb_interface 被从系统中移除或驱动正从usb核心中卸载时，usb核心将调用此函数）代码实例： static struct usb_driver skel_driver={ .owner = THIS_MODULE, .name = "skeleton", .id_table = skel_table, .probe = skel_probe, .disconnect = skel_disconnect, }; ↓ 2usb_register()注册将struct usb_driver 注册到usb核心，传统是在usb驱动程序模块初始化代码中完成该工作的
USB HID 设备驱动程序设计
USB HID 设备驱动程序设计 引自：https://www.sodocs.net/doc/b017457510.html,/hudaweikevin/archive/2009/11/02/4756394.aspx 摘要：USB（Universal Serial Bus）即“通用串行总线”是一种应用在计算机领域的新型接口技术。它的出现大大简化了PC机和外围设备的连接过程，使PC机接口的扩展变得更加容易。USB作为近年来计算机和嵌入式领域中的热点，推动了计算机外设的飞速发展。本文介绍了适用于PC的嵌入式操作系统的USB HID设备驱动的设计，并给出了具体的实现方法。关键词：USB HID设备PC 嵌入式驱动程序 从USB 1.1到USB2.0再到目前的USB OTG(On-The-Go)，USB在不断自我完善，并走向成熟。USB具有高速度、低成本、低功耗、即插即用和使用维护方便等优点，不仅成为了PC主板上的标准接口，而且成为了所有PC外部设备如键盘、鼠标、显示器、打印机、数码相机等与PC相连的标准协议之一，迅速占领了计算机中、低速外部设备的市场。 USB（Universal Serial Bus）即“通用串行总线”是一种应用在计算机领域的新型接口技术。USB的拓扑结构中居于核心地位的是Host（也称为主机）。任何一次USB的数据传输都必须由主机来发起和控制，所有的USB外设都只能和主机建立连接，任何两个外设之间或是两个主机之间无法直接通信。而目前，大量的扮演主机角色的是个人电脑PC。 随着USB应用领域的逐渐扩大，对于USB的期望也越来越高。我们希望USB能应用在各种计算机领域中，希望能通过PDA等移动设备直接和USB外设通信，使得USB能应用在没有PC的领域中。 而我们目前所使用的USB移动设备，大多数都是USB的外设，比如USB的移动硬盘、USB 接口的数码相机等。所有这些设备都只能在PC上使用，只能通过PC来进行相互的文件和数据交换。 本驱动程序是为完善我们自行设计的嵌入式操作系统，使得它具备能识别USB HID设备的功能而开发的。所使用的编程语言为C语言，并下载到目标机上，通过测试验证可以识别USB HID设备，如USB键盘，USB鼠标等。本文探讨的即是PC上实现USB HID设备驱动的方法。 ⒈HID 设备驱动简介 为简化USB设备的开发过程，USB提出了设备类的概念。HID设备类，即人机接口设备。典型的HID设备如键盘、鼠标。 所有设备类都必须支持标准USB描述符和标准USB设备请求。如果有必要，设备类还可以自行定义其专用的描述符和设备请求，这分别被称为设备类定义描述符和设备类定义请求。另外，一个完整的设备类还将指明其接口和端点的使用方法，如如接口所包含端点的个数、端点的最大数据包长度等。 HID设备既可以是低速设备也可以是全速设备，其典型的数据传输类型为中断IN传输，即它适用于主机接收USB设备发来的小量到中等量的数据。HID具有以下的功能特点：1)适用于传输少量或中量的数据;2)传输的数据具有突发性;3)传输的最大速率有限制;4)无固定
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