USB+HID类设备小驱动程序开发

２０１０年１１月控制工程ＮＯＶ．２０１０第１７卷９６期ＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＣｈｉｎａＶ０１．１７，Ｎｏ．６

文章编号：１６７１－７８４８（２０１０）０６－０８１５－０５

ＵＳＢＨＩＤ类设备小驱动程序开发

王恒升，匡洋，彭宏道

（中南大学机电工程学院，湖南长沙４１００７５）

摘要：针对Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统提供的通用驱动程序不能很好满足具有特殊功能的设备

的要求这一缺点，通过为自行设计的ＵＳＢＨＩＤ硬件设备开发ＵＳＢＨＩＤ小驱动程序。探讨在Ｃ

语言平台上采用ＤＤＫ开发基于ＷＤＭ的ＨＩＤ小驱动程序的一般方法。介绍了ＵＳＢＨＩＤ设备的

特点及其在ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ环境下的驱动层次结构；结合实际开发经验，详细阐述了ＵＳＢＨＩＤ小

驱动程序的入口例程、即插即用例程、分发例程、电源管理例程和卸载例程的功能、特点及其

编写方法，重点分析了在ＨＩＤ类驱动程序轮询设备条件下，处理读写Ｉ／０请求的一般方法；

简单地介绍了ＷＤＭ驱动程序的加载和安装方法；最后总结了开发ＵＳＢＨＩＤ小驱动程序的重点

和难点。实验结果表明，自行开发的驱动程序运行稳定，可移植性强，针对具体设备开发小驱

动程序简单可行。

关键词：驱动程序开发；人机接口设备；小驱动程序

中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ａ

ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＵＳＢＨＩＤＭｉｎｉｄｒｉｖｅｒ

ＷＡＮＧＨｅｎｇ－ｓｈｅｎｇ，ＫＵＡＮＧＹｍ～ｇ，ＰＥＮＧＨｏｎｇ?ｄａｏ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎ６ｎｅｅｆｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｍｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７５，Ｃｈｉｎａ）

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｒｉｖｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ＵＳＢＨＩＤ；ｍｉｎｉｄｒｉｖｅｒ

ｌ引言

ＵＳＢ作为一种支持即插即用和热插拔的串行总线标准已经成为总线技术的一个发展趋势。为了管理众多拥有共同特性的ＵＳＢ设备，ＵＳＢ协议将ＵＳＢ设备划分为不同的设备类，如显示设备、音频设备、大容量存储设备、人机接口设备（ＨＩＤ）等。Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统从Ｗｉｎｄｏｗｓ９８开始支持ＵＳＢＨＩＤ类设备，为之提供通用驱动程序…。但对于一些具有特殊功能的设备，通用驱动程序并不能很好地满足要求，需开发针对设备的驱动程序。本文根据成功开发ＵＳＢＨＩＤ设备小驱动程序（Ｍｉｎｉｄｒｉｖｅｒ）的经验，探讨ＨＩＤ设备小驱动程序的一般开发方法。２ＨＩＤ设备简介

ＨＩＤ是一种用于和计算机进行交互通信的接口，典型的ＨＩＤ设备有鼠标和键盘等。但ＨＩＤ设备并不一定要是这些人机交互设备，只要符合ＨＩＤ类别设备规范都可以认为是ＨＩＤ设备。ＨＩＤ设备是ＵＳＢ协议中最早提出并支持的一种设备类，并为之专门提供了接口描述【２ｊ。

ＵＳＢＨＩＤ设备必须包含一个控制端点，控制端点用于完成标准的ＵＳＢ设备请求和ＨＩＤ设备类请求，另外为了响应用户输入，ＨＩＤ设备还必须至少包含一个ＩＮ中断端点，而ＯＵＴ中断端点是可选的，因为有些设备不需要主机返回信息。ＵＳＢＨＩＤ

收稿日期：２００９－０５－２７；收修定稿日期：２００９－０７－０５

基金项目：国家８６３计划资助项目（２００６ＡＡ０９２２３２）

作者简介：王恒升（１９６３－）。男，陕两合阳人．教授，博士生导师，主要从事机电系统控制理论及控制工程、机器人控制、动态系统理

论、机电系统动态检测与数据处理等方面的教学与科研工作。

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第６期王恒升等：ＵＳＢＨＩＤ类设备小驱动程序开发?８１９?

类驱动程序通过发送ＩＯＣＴＬ—ＨＩＤ—ＷＲＩＴＥ—ＲＥ—ＰＯＲＴ来发送ＨＩＤ报告以完成其收到的ＩＲＰ—ＭＪ—ＷＲＩＴＥ请求。

ＨＩＤ小驱动程序处理此请求的方式与处理读请求的方法类似，不同之处在于需要将Ｉｒｐ－＞Ｕｓｅｒ－Ｂｕｆｆｅｒ中的数据转换为ＨＩＤ—ＸＦＥＲ—ＰＡＣＫＥＴ类型。

ＰＨＩＤ—ＸＦＥＲ—ＰＡＣＫＥＴＷｒｉｔｅＰａｃｋｅｔ＝

（ＰＨＩＤ—ＸＦＥＲ—ＰＡＣＫＥＴ）Ｉｒｐ－＞ＵｓｅｒＢｕｆｆｅｒ；

在创建ＵＲＢ时，将ＷｒｉｔｅＰａｃｋｅｔ－＞ｒｅｐｏｒｔＢｕｆｆｅｒ作为数据缓冲区，而ＷｒｉｔｅＰａｃｋｅｔ一＞ｒｅｐｏｒｔＢｕｆｆｅｒＬｅｎ包含了缓冲区的长度。

４）电源管理例程和卸载例程ＨＩＤ类驱动程序将会为其创建的设备对象管理电源状态，因此，ＨＩＤ小驱动程序一般情况下只需要将电源管理请求向底层驱动程序转发即可。

卸载例程主要工作是释放需要手动释放的内存。

６驱动程序的加载和安装

ＵＳＢ驱动程序属于ＷＤＭ驱动程序，驱动程序通过ＩＮＦ文件进行加载和安装。一般需要为自己编写的驱动程序编辑ＩＮＦ文件。当设备插入ＰＣ后，系统会枚举到这个新设备，并报告操作系统该设备的ＶｅｎｄｅｒＩＤ和ＰｒｏｄｕｃｔＩＤ，系统将根据ＶｅｎｄｅｒＩＤ和ＰｒｏｄｕｃｔＩＤ在系统中寻找合适的ＩＮＦ文件。如果系统中没有合适的ＩＮＦ文件，系统将向用户询问是否提供该文件。经过一系列的定位后，系统寻找到ＩＮＦ文件，并根据ＩＮＦ文件上的指示，将驱动程序文件（．ｓｙｓ文件）和相关文件复制到系统指定的目录下，并修改注册表。同时会通知ＰＮＰ管理器和Ｉ／０管理器创建新设备，并运行驱动程序的入口程序ＤｒｉｖｅｒＥｎｔｒｙ。之后，系统将会发出一系列ＩＲＰ来启动和配置设备旧１。

本文为ＵＳＢ硬件设备编写的驱动程序文件名为“ｖｈｉｄｍｉｎｉ．ｓｙｓ”，硬件名为“ＵＳＢ球杆系统”，加载安装后系统硬件设备驱动程序详细信息显示，如图３所示。

图３ＵＳＢ球杆系统驱动程序详细信息

Ｆｉｇ．３ＤｅｔａｉｌｓｏｆｄｒｉｖｅｒｏｆＵＳＢｂａｌｌ＆ｂｅａｍｓｙｓｔｅｍ

用户层的应用程序通过驱动程序发送控制信号至下位机，控制球杆系统，下位机将采集到的数据通过驱动程序发送回应用程序。球杆系统控制效果及ＢｕｓＨｏｎｄ软件监测的数据传输显示，接收和发送数据完全正确，未有数据丢失，控制效果良好，驱动程序运行稳定。

７结语

ＨＩＤ类驱动程序为ＨＩＤ小驱动程序创建了设备对象，并为其提供电源管理例程和处理系统控制请求等诸多例程。

ＨＩＤ小驱动程序的只需要调用ＵＳＢＤＩ（ＵＳＢＤｒｉｖｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ）与ＵＳＢ总线驱动程序进行通信，从而降低了开发小驱动程序的难度。

开发ＨＩＤ小驱动程序的重点和难点在于：

１）根据设备特性在ＤｒｉｖｅｒＥｎｔｒｙ例程中设置ＤｅｖｉｃｅＡｒｅＰｏｌｌｅｄ的值，该域决定了驱动程序处理读请求的方式。

２）在ＵＳＢ配置描述符中解析出ＨＩＤ描述符，并根据ＨＩＤ描述符的参数确定ＨＩＤ报告描述符的大小，再发送ＵＲＢ读取报告描述符。为了简化程序设计，也可以在驱动程序中直接给定ＨＩＤ描述符和ＨＩＤ报告描述符。

３）根据ＤｅｖｉｃｅＡｒｅＰｏｌｌｅｄ的值，选择符合设备特性的读写方式。在小驱动程序中轮询设备将使得程序设计复杂化，而若是ＤｅｖｉｃｅＡｒｅＰｏｌｌｅｄ域为ＴＲＵＥ，驱动程序不需要轮询设备，则程序设计相对简单。

掌握ＵＳＢＨＩＤ小驱动程序开发技术，可以灵活地为一些对数据传输有特殊要求的ＵＳＢ设备开发驱动程序，这样，既可满足设备使用要求，同时可以提高驱动程序的运行效率。

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Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，２００８．）万方数据