编写Win CE的USB驱动程的研究.docx
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编写WinCE的USB驱动程的研究
编写WINDOWSCE.NET的USB驱动程的研究
随着USB设备的普及，摆在开发人员面前的驱动开发任务也是越来越繁重了，特别是对于一些嵌入式开发厂商来讲，由于设备所采用的操作系统不同，相应的硬件接口也是不一样的，开发相关的USB驱动程序更是难上加难。
WindowsCE.NET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为例，简单介绍一下如何开发windows下的USB驱动程序。
首先假设用户已经熟悉了USB设备的一些基本的概念，并且对WinowsCE.NET的开发有一定的了解。
下面简略介绍一下WindowsCE.NET中USB设备驱动开发的一些基础知识。
WindowsCE.NET的USB系统软件分为两层：
USBClient设备驱动程序和底层的WindowsCE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：
AbourtTransferIssueControlTransfer
CloseTransferIssueInterrupTransfer
GetIsochResultIssueIsochTransfer
GetTransferStatusIstransferComplete
IssueBulkTransferIssueVendorTransfer
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：
AbortPipeTransfersClosePipe
IsDefaultPipeHaltedIsPipeHalted
OpenPipeResetDefaultPipe
ResetPipe
相应的打包函数接口有：
GetFrameLengthGetFrameNumberReleaseFrameLengthControl
SetFrameLengthTakeFrameLengthControl
取得设置设备配置函数：
ClearFeatureSetDescriptor
GetDescriptorSetFeature
GetInterfaceSetInterface
GetStatusSyncFrame
与USB进行交互的实现方法相关的多任务函数：
FindInterfaceRegisterClientDeviceId
GetDeviceInfoRegisterClientSettings
GetUSBDVersionRegisterNotificationRoutine
LoadGenericInterfaceDriverTranslateStringDescr
OpenClientRegisterKeyUnRegisterNotificationRoutine
常见的WindowsCE.NET下USB的设备驱动程序的编写有以下几种方法：
●流式接口函数
这种驱动程序主要呈现流式函数接口，主要输出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，注意上述的几个接口一定都要输出，另外XXX必须为三个字符，否则会出错。
但是此类的驱动程序不是通过设备管理接口来加载的，所以必须手工的调用RegisterDevice（）和DeregisterDevice（）函数来加载和卸载驱动程序。
用户可以将此类的设备作为标准的文件来操作，只要调用相应的文件操作就可以和驱动程序打交道。
●使用现有的WindowCE.NET的应用程序接口
此类设备主要是利用WindowsCE.NET中已经有了现成的函数接口，例如USBMassStorageDisk，它主要利用现有的WindowsCE.Net中已经有的可安装文件系统接口，呈现给系统可用的文件系统，对于用户来讲，它是透明的，用户仅仅感觉在操作一个文件夹。
●创建指定到特定的USBD的用户指定的API
这种方法在USBD呈现设备时不需要任何限制，主要是特制的提供API给用户，一般不太常见。
USB设备驱动程序必须输出的函数有：
●USBDeviecAttach
当USB设备连接到计算机上时，USBD模块就会调用此函数，这个函数主要用于初始化USB设备，取得USB设备信息，配置USB设备，并且申请必需的资源。
●USBInstallDriver
主要用于创建一个驱动程序加载所需的注册表信息，例如读写超时，设备名称等。
●USBUninstallDriver
主要用于释放驱动程序所占用的资源，以及删除USBInstallDriver函数创建的注册表等。
上述的三个函数接口是所有的USB驱动程序必须提供的，缺一不可。
另外比较重要的是USB设备驱动程序的注册表配置，一般的USB设备驱动程序的注册表配置在HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\LoadClients下，每个驱动程序的子键都有Group1_ID\Group2_ID\Group3_ID\DriverName格式，如果注册表信息与USB设备信息符合，USBD就会加载此驱动程序。
否则设备的子键应该由供应商，设备类和协议信息通过下划线组成。
具体的配置举个例子：
例如你有个PDA设备，它具有一个USB接口，它的供应厂商ID假设为0x0888,设备ID为0x0999,没有使用特殊的协议，那么它的加载注册表应该写为：
[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\LoadClients\2184_2457\Default\Default\PDA]"DLL"="pdausb.dll"
需要注意的是注册表构成都是十进制数值来标识的，注意一下十进制和十六进制的转换。
再举个USB鼠标的例子，USB鼠标是标准的HID设备，它的协议为：
InterfaceClassCode为3（HID类），InterfaceSubclassCode为1（引导接口类），InterfaceProtocolCode为2（鼠标协议类），所以它的注册如下：
[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\LoadClients\Default\Default\3_1_2\USBMouse]"DLL"="usbmouse.dll"
到此为止，我们可以看出，其实驱动开发无非做两件事情，一件是和硬件打交道，另外一件是和操作系统打交道。
举个简单的例子，例如：
我们需要开发一个USB鼠标驱动程序，我们就需要了解USB鼠标硬件上是怎么发送数据的？
操作系统怎么才能得到鼠标的控制事件？
其实USB鼠标是有一个中断PIPE的，用于传送鼠标产生的数据，WindwosCE.NET中有个接口函数叫做mouse_event（）,专门用于产生鼠标事件，但是它是不关心具体什么硬件的，甚至我们自己在应用程序中调用这个函数都可以实现模拟鼠标，对应的有个keybd_event（），用于产生键盘事件，知道了这个就好办多了，只要将相应的数据转换一下，调用一下mouse_event（）即可，
上述讲了堆理论，可能读者脑袋都已经大了，为此，我们举个简单的例子来详细说明一下驱动程序的开发过程。
例如我们有个USBMouse设备，设备信息描述如下：
DeviceDescriptor:
bcdUSB:
0x0100
bDeviceClass:
0x00
bDeviceSubClass:
0x00
bDeviceProtocol:
0x00
bMaxPacketSize0:
0x08（8）
idVendor:
0x05E3（GenesysLogicInc.）
idProduct:
0x0001
bcdDevice:
0x0101
iManufacturer:
0x00
iProduct:
0x01
iSerialNumber:
0x00
bNumConfigurations:
0x01
ConnectionStatus:
DeviceConnected
CurrentConfigValue:
0x01
DeviceBusSpeed:
Low
DeviceAddress:
0x02
OpenPipes:
1
EndpointDescriptor:
bEndpointAddress:
0x81
TransferType:
Interrupt
wMaxPacketSize:
0x0003（3）
bInterval:
0x0A
可以看出上述设备有一个中断PIPE，包的最大值为3。
可能有人问上述的值怎么得到的，win2k的DDK中有个usbview的例程，编译一下，将你的USB设备插到PC机的USB口中，运行usbview.exe即可看得相应的设备信息。
有了这些基本信息，就可以编写USB设备了，首先声明一下，下面的代码取自微软的USB鼠标样本程序，版权归微软所有，此处仅仅借用来描述一下USB鼠标驱动的开发过程，读者如需要引用此代码，需要得到微软的同意。
首先，必须输出USBD要求调用的三个函数，首先到设备插入到USB端口时，USBD会调用USBDeviceAttach（）函数，相应的代码如下：
extern"C"BOOL
USBDeviceAttach（
USB_HANDLEhDevice,//USB设备句柄
LPCUSB_FUNCSlpUsbFuncs,//USBDI的函数集合
LPCUSB_INTERFACElpInterface,//设备接口描述信息
LPCWSTRszUniqueDriverId,//设备ID描述字符串。
LPBOOLfAcceptControl,//返回TRUE，标识我们可以控制此设备，反之表示不能控制
DWORDdwUnused）
{
*fAcceptControl=FALSE;
//我们的鼠标设备有特定的描述信息，要检测是否是我们的设备。
if（lpInterface==NULL）
returnFALSE;
//打印相关的USB设备接口描述信息。
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））;
//初试数据USB鼠标类，产生一个接受USB鼠标数据的线程
CMouse*pMouse=newCMouse（hDevice,lpUsbFuncs,lpInterface）;
if（pMouse==NULL）
returnFALSE;
if（!
pMouse->Initialize（））
{
deletepMouse;
returnFALSE;
}
//注册一个监控USB设备事件的回调函数，用于监控USB设备是否已经拔掉。
（*lpUsbFuncs->lpRegisterNotificationRoutine）（hDevice,
USBDeviceNotifications,pMouse）;
*fAcceptControl=TRUE;
returnTRUE;
}
第二个函数是USBInstallDriver（）函数，
一些基本定义如下：
constWCHARgcszRegisterClientDriverId[]=L"RegisterClientDriverID";
constWCHARgcszRegisterClientSettings[]=L"RegisterClientSettings";
constWCHARgcszUnRegisterClientDriverId[]=L"UnRegisterClientDriverID";
constWCHARgcszUnRegisterClientSettings[]=L"UnRegisterClientSettings";
constWCHARgcszMouseDriverId[]=L"Generic_Sample_Mouse_Driver";
函数接口如下：
extern"C"BOOL
USBInstallDriver（
LPCWSTRszDriverLibFile）//@parm[IN]-ContainsclientdriverDLLname
{
BOOLfRet=FALSE;
HINSTANCEhInst=LoadLibrary（L"USBD.DLL"）;
//注册USB设备信息
if（hInst）
{
LPREGISTER_CLIENT_DRIVER_IDpRegisterId=（LPREGISTER_CLIENT_DRIVER_ID）
GetProcAddress（hInst,gcszRegisterClientDriverId）;
LPREGISTER_CLIENT_SETTINGSpRegisterSettings=
（LPREGISTER_CLIENT_SETTINGS）GetProcAddress（hInst,
gcszRegisterClientSettings）;
if（pRegisterId&&pRegisterSettings）
{
USB_DRIVER_SETTINGSDriverSettings;
DriverSettings.dwCount=sizeof（DriverSettings）;
//设置我们的特定的信息。
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;//bootdevice
DriverSettings.dwInterfaceProtocol=0x02;//mouse
fRet=（*pRegisterId）（gcszMouseDriverId）;
if（fRet）
{
fRet=（*pRegisterSettings）（szDriverLibFile,
gcszMouseDriverId,NULL,&DriverSettings）;
if（!
fRet）
{
//BUGBUGunregistertheClientDriver'sID
}
}
}
else
{
RETAILMSG（1,（TEXT（"!
USBMouse:
ErrorgettingUSBDfunctionpointers\r\n"）））;
}
FreeLibrary（hInst）;
}
returnfRet;
}
上述代码主要用于产生USB设备驱动程序需要的注册表信息，需要注意的是：
USB设备驱动程序不使用标准的注册表函数，而是使用RegisterClientDriverID（）和RegisterClientSettings来注册相应的设备信息。
另外一个函数是USBUninstallDriver（）函数，具体代码如下：
extern"C"BOOL
USBUnInstallDriver（）
{
BOOLfRet=FALSE;
HINSTANCEhInst=LoadLibrary（L"USBD.DLL"）;
if（hInst）
{
LPUN_REGISTER_CLIENT_DRIVER_IDpUnRegisterId=
（LPUN_REGISTER_CLIENT_DRIVER_ID）
GetProcAddress（hInst,gcszUnRegisterClientDriverId）;
LPUN_REGISTER_CLIENT_SETTINGSpUnRegisterSettings=
（LPUN_REGISTER_CLIENT_SETTINGS）GetProcAddress（hInst,
gcszUnRegisterClientSettings）;
if（pUnRegisterSettings）
{
USB_DRIVER_SETTINGSDriverSettings;
DriverSettings.dwCount=sizeof（DriverSettings）;
//必须填入与注册时相同的信息。
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;//bootdevice
DriverSettings.dwInterfaceProtocol=0x02;//mouse
fRet=（*pUnRegisterSettings）（gcszMouseDriverId,NULL,
&DriverSettings）;
}
if（pUnRegisterId）
{
BOOLfRetTemp=（*pUnRegisterId）（gcszMouseDriverId）;
fRet=fRet?
fRetTemp:
fRet;
}
FreeLibrary（hInst）;
}
returnfRet;
}
此函数主要用于删除USBInstallDriver（）时创建的注册表信息，同样的它使用自己的函数接口UnRegisterClientDriverID（）和UnRegisterClientSettings（）来做相应的处理。
另外一个需要处理的注册的监控通知函数USBDeviceNotifications（）：
extern"C"BOOLUSBDeviceNotifications（LPVOIDlpvNotifyParameter,DWORDdwCode,
LPDWORD*dwInfo1,LPDWORD*dwInfo2,LPDWORD*dwInfo3,
LPDWORD*dwInfo4）
{
CMouse*pMouse=（CMouse*）lpvNotifyParameter;
switch（dwCode）
{
caseUSB_CLOSE_DEVICE:
//删除相关的资源。
deletepMouse;
returnTRUE;
}
returnFALSE;
}
USB鼠标的类的定义如下：
classCMouse
{
public:
CMouse:
:
CMouse（USB_HANDLEhDevice,LPCUSB_FUNCSlpUsbFuncs,
LPCUSB_INTERFACElpInterface）;
~CMouse（）;
BOOLInitialize（）;
private:
//传输完毕调用的回调函数
staticDWORDCALLBACKMouseTransferCompleteStub（LPVOIDlpvNotifyParameter）;
//中断处理函数
staticULONGCALLBACKCMouse:
:
MouseThreadStub（PVOIDcontext）;
DWORDMouseTransferComplete（）;
DWORDMouseThread（）;
BOOLSubmitInterrupt（）;
BOOLHandleInterrupt（）;
BOOLm_fClosing;
BOOLm_fReadyForMouseEvents;
HANDLEm_hEvent;
HANDLEm_hThread;
USB_HANDLEm_hDevice;
USB_PIPEm_hInterruptPipe;
USB_TRANSFERm_hInterruptTransfer;
LPCUSB_FUNCSm_lpUsbFuncs;
LPCUSB_INTERFACEm_pInterface;
BOOLm_fPrevButton1;
BOOLm_fPrevButton2;
BOOLm_fPrevButton3;
//数据接
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