畢業設計論文usb接口通信(驅動)的設計與實現-資料下載頁

　　

【正文】 程序的結構設計圖5－1HID USB鍵盤I/O請求處理由圖5－1可以看出，HID類與USB類之間的調用關系，鍵盤驅動程序是系統中的一個中層驅動，它的下層驅動接口是USBDI，通過對USBDI的調用，實現對USB鍵盤的讀寫操作，以及配置設備等。它的上層是HID類驅動程序，本論文涉及的鍵盤驅動程序要為上層的HID類驅動程序提供接口。下面的兩節分別描述了對USB鍵盤的操作，和HID類小驅動程序的實現。這兩者嵌套在一起，實現了一個完整的USB鍵盤驅動。一個makefile工程是這樣的，它所編譯的文件都列在Sources文件中的宏里。Makefile工程有幾個設置文件，來設置編譯的環境和其他信息。VC＋＋的build項規定了將DriverEntry函數作為驅動程序的入口，事實上這個入口可以通過修改build項來改變，但是這不重要。我們知道這個工程雖然沒有一個主函數，但是它的確是從DriverEntry開始的。DriverEntry函數當中規定了一些項，這些項規定了各個例程在哪個函數中。具體運行的時候會找到這些代碼并執行。 為了方便起見，我們將程序當中的文件分為三種，一種是頭文件，第二種是實現文件，第三種是配置文件， ，，它們定義了一些結構，象鍵盤報告描述符，系統中用到的函數定義等。 ， ， ， ，它們實現各個例程的函數。，MAKEFILE，Sources等，象MAKEFILE這樣的文件，它的內容是不推薦改變的。MakeDrvr是一個設置環境變量的批處理文件，將在后面描述。 我們并不是十分關心函數在每個文件里是如何被放置的，在DriverEntry中已經做了一些設置，還是取幾乎是公例的文件名和函數名的原因，是編寫規范代碼的需要。一個函數名文件名規范，代碼編寫規范的好的源碼，是便于調試和閱讀的。 調用USBDI實現USB鍵盤控制USB設備交互的第一件事是復位設備，確保設備可用。向USBDI發送IOCTL_INTERNAL_USB_GET_PORT_STATUS請求，獲取USB設備狀態信息。如果設備是未連接狀態，驅動程序不會安裝。如果設備沒有處于使能狀態，就要發送IOCTL_INTERNAL_USB_RESET_PORT請求給USBDI來復位設備。USB設備在正常被使用以前,必須被配置，由主機負責配置設備。主機一般會從USB設備獲取配置信息后再判定此設備有哪些功能。，是配置設備的過程，首先要獲得設備的配置描述符（見UsbGetConfigurationDescriptors函數），然后找出接口，設備接口的每個管道的最大傳輸數據包為8，創建配置設備的URB請求發送給USBDI（見CreateConfigurationRequest函數），配置設備，配置設備成功之后保存配置句柄和管道句柄，以備將來使用讀鍵盤容易理解，寫鍵盤則是設置鍵盤上的LED燈。另外需要提供一個數據緩沖區來保存數據，上一節提到最大數據包的大小為8，因此這個緩沖區的大小不能小于8字節，如果小于8字節，應該提示出錯。，USB鍵盤適合中斷傳輸方式，用創建URB的接口創建一個_URB_BULK_OR_INTERRUPT_TRANSFER類型的URB請求，發送到USBDI，處理之后，URB中就會有輸入的數據。完成IRP，將數據返回給請求者。讀操作完成（）。寫操作是設置鍵盤上的LED燈，首先要創建一個_URB_CONTROL_VENDOR_OR_CLASS_REQUEST 類型的URB請求。然后發送給USBDI，USBDI處理這個請求，設置鍵盤上的LED燈，完成IRP，通知請求者，鍵盤的寫操作完成（）。 為HID類提供接口從某種意義上可以說，HID小驅動程序提供了對HID類設備進行操作的框架。在一些例程中，我們需要添加一些東西，來實現對HID類設備的操作。DriverEntry例程除了自己需要做的工作之外，它需要注冊成為HID小驅動程序，注冊的示例代碼如下：代碼清單5－1 1DriverEntry例程externCNTSTATUSDriverEntry(PDRIVER_OBJECTDriverObject,PUNICODE_STRINGRegistryPath){ //例程的函數DriverObjectDriverExtensionAddDevice=AddDevice。DriverObjectDriverUnload=DriverUnload。DriverObjectMajorFunction[IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL]=DispatchInternalControl。DriverObjectMajorFunction[IRP_MJ_PNP]=DispatchPnp。DriverObjectMajorFunction[IRP_MJ_POWER]=DispatchPower。 //注冊成為HID MinidriverHID_MINIDRIVER_REGISTRATIONreg。RtlZeroMemory(amp。reg,sizeof(reg))。=HID_REVISION。 =DriverObject。=RegistryPath。=sizeof(DEVICE_EXTENSION)。=FALSE。//以具體硬件為準returnHidRegisterMinidriver(amp。reg)。}HidRegisterMinidriver是注冊的系統例程，可以看到首先是填寫一個注冊HID小驅動的結構體HID_MINIDRIVER_REGISTRATION，然后用這個結構體注冊。這個例程中有一些IOCTL，它們用來與HID設備交互。 節HIDCLASS小驅動的IOCTL中，有對這幾個IOCTL的詳細描述。IOCTL_HID_GET_DEVICE_ATTRIBUTES這個IOCTL返回給HID類小驅動程序設備屬性信息，程序填寫一個PHID_DEVICE_ATTRIBUTES結構，并將其返回。IOCTL_HID_GET_DEVICE_DESCRIPTOR這個IOCTL返回HID描述符，程序填充一個HID_DESCRIPTOR結構，并將其返回。IOCTL_HID_GET_REPORT_DESCRIPTOR這個IOCTL給HID小驅動程序返回報告描述符，將ReportDescriptor變量復制到HID類小驅動程序的緩沖區。IOCTL_HID_READ_REPORT這個IOCTL是讀取鍵盤數據，程序清單如下：代碼清單5－2 IOCTL_HID_READ_REPOR if(outLen8) //不小于8字節 { status = STATUS_BUFFER_TOO_SMALL。 break。 } if(dxbStarted==FALSE) { status = STATUS_DEVICE_NOT_READY。 break。 } if(Buffer==NULL) //緩沖區為空？ { status=STATUS_INVALID_PARAMETER。 break。 } IoMarkIrpPending(Irp)。 //置IRP為未處理 IoStartPacket(fdo,Irp,0,NULL)。 return STATUS_PENDING。 //返回未處理狀態先判斷緩沖區的大小是不是比最大值8小，如果小于8個字節，則返回錯誤信息STATUS_BUFFER_TOO_SMALL，并退出。然后檢查系統線程的狀態，檢查緩沖區是否已經有值，如果錯誤，返回錯誤信息并退出。接下來的IoMarkIrpPending函數是將IRP置為未處理狀態，然后放入隊列，返回未處理的狀態。IOCTL_HID_WRITE_REPORT是用來設置LED燈的，代碼如下：代碼清單5－3 IOCTL_HID_WRITE_REPORTif(inLensizeof(HID_XFER_PACKET) || Buffer == NULL) { status = STATUS_INVALID_PARAMETER。 break。 } IoMarkIrpPending(Irp)。 IoStartPacket(fdo,Irp,0,NULL)。 return STATUS_PENDING。首先需判斷格式的正確與緩沖區是否已經有了數據，如果出錯，則返回錯誤信息，并退出處理。如果無誤，則將Irp置為未處理狀態，放入隊列，并返回未處理標志。從這個處理過程可以看出，對于讀和寫的操作，我們并沒有直接在處理IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL例程的時候調用，注意到每次都調用IoStartPacket函數將Irp放到隊列中，StartIo例程對是讀或者寫做出選擇，在系統線程中（）中進行讀寫操作。這個系統線程在設備啟動的時候創建。 重要例程的實現設備驅動程序是一個包含了許多操作系統可調用例程的容器，這些例程包括DriverEntry例程，AddDevice例程，Dispath例程，StartIo例程等。PnP管理器先裝入硬件需要的驅動程序，然后再調用驅動程序中的AddDevice函數。一個驅動程序可以被多個類似的硬件使用，但驅動程序的某些全局初始化操作只能在第一次被裝入時執行一次。而DriverEntry例程就是用于這個目的。DriverEntry是內核模式驅動程序主入口點常用的名字。I/O管理器按下面方式調用該例程：extern C NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT DriverObject, IN PUNICODE_STRING RegistryPath){ ...}DriverEntry的第一個參數是一個指針，指向一個剛被初始化的驅動程序對象，該對象就代表你的驅動程序。WDM驅動程序的DriverEntry例程應完成對這個對象的初始化并返回。DriverEntry的第二個參數是設備服務鍵的鍵名。這個串不是長期存在的(函數返回后可能消失)，如果以后想使用該串就必須先把它復制到安全的地方。對于WDM驅動程序的DriverEntry例程，其主要工作是把各種函數指針填入驅動程序對象。這些指針為操作系統指明了驅動程序容器中各種子例程的位置。它們包括下面這些指針成員(驅動程序對象中)： DriverUnload 指向驅動程序的清除例程。I/O管理器會在卸載驅動程序前調用該例程。通常，WDM驅動程序的DriverEntry例程一般不分配任何資源，所以DriverUnload例程也沒有什么清除工作要做。 DriverExtensionAddDevice 指向驅動程序的AddDevice函數。PnP管理器將為每個硬件實例調用一次AddDevice例程。DriverStartIo 如果驅動程序使用標準的IRP排隊方式，應該設置該成員，使其指向驅動程序的StartIo例程。 MajorFunction 是一個指針數組，I/O管理器把每個數組元素都初始化成指向一個啞派遣函數，這個啞派遣函數僅返回失敗。驅動程序可能僅需要處理幾種類型的IRP，所以至少應該設置與那幾種IRP類型相對應的指針元素，使它們指向相應的派遣函數。 通常，一個驅動程序可以被多個設備利用。WDM驅動程序有一個特殊的AddDevice函數，PnP管理器為每個設備實例調用該函數。該函數的原型如下：NTSTATUS AddDevice(PDRIVER_OBJECT DriverObject, PDEVICE_OBJECT pdo){}DriverObject參數指向一個驅動程序對象，就是你在DriverEntry例程中初始化的那個驅動程序對象。pdo參數指向設備堆棧底部的物理設備對象。對于功能驅動程序，其AddDevice函數的基本職責是創建一個設備對象并把它連接到以pdo為底的設備堆棧中。相關步驟如下： （1）調用IoCreateDevice創建設備對象，并建立一個私有的設備擴展對象。 （2）寄存一個或多個設備接口，以便應用程序能知道設備的存在。另外，還可以給出設備名并創建符號連接。 （3）初始化設備擴展和設備對象的Flag成員。 （4）調用IoAttachDeviceToDeviceStack函數把新設備對象放到堆棧上。Dispatch例程由I/O管理器定義如下：NTSTATUS(*PDRIVER_DISPATCH) (IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject，IN PIRP Irp)；通常，大多數驅動程序必須處理一些或者所有以下請求：LRP_MJ_PNP表明一個包括PnP設備識別的請求，硬件配置，或者資源分配的請求。這類請求顯然從PnP管理器或者從一個與較高層驅動程序密切相關的設備發送到一個設備驅動程序。IRP_MJ_POWER表明一個屬于設備或者系統的電源狀態請求。這類請求通過電源管理器或者一個密