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如何编写WINDOWS
1如何编写WINDOWSCE.NET的USB驱动程序
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。
首先要熟悉一些USB的基本概念,当然最好把USB1.1的协议看一遍,(当然现在2。
0的协议都已经有了)http:
//www.usb.org上可以下载,我记得好像有个中文版的,翻译的还可以,上有的,具体位置记不太清楚了,中文版的协议可以快速翻一边,了解一些基本的概念,但是设计到一些关键性的东西最好还是看英文版的心里比较清楚些。
这里我就不介绍USB的基本协议了,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;
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