基于USB總線和Aduc831單片機的數據采集系統(tǒng)的設計

3.2 USB設備驅動程序設計

USB設備驅動程序基于WDM。WDM型驅動程序是內核程序，與標準的Win32用戶態(tài)程序不同。采用了分層處理的方法, 較高級的USB設備驅動程序和較低級的USB函數層。其中USB函數層由兩部分組成：較高級的通用串行總線模塊（USBD）和較低級的主控制器驅動程序模塊（HCD）。USB設備驅動程序不必具體對硬件編程，所有的USB命令、讀寫操作通過總線驅動程序轉給USB設備。但是，USB設備驅動程序必須定義與外部設備的通訊接口和通訊的數據格式，也必須定義與應用程序的接口。Windows 98／2000提供了一系列的系統(tǒng)驅動程序，他們具有為許多標準類型設備服務所需的所有基本功能，用戶按照提示可以定義設備的配置和功能，然后做功能的修改即可?？梢园裊SB設備驅動程序的功能劃分成4個不同的模塊來實現：初始化模塊、即插即用管理模塊、電源管理模塊以及I/O功能實現模塊。初始化模塊提供1個入口函數DriverEntry()，在DriverEntry中，需要提供一個AddDevice例程，把驅動程序添加到驅動程序堆棧中去。另外，所有對各種IRP（I/O請求包）的處理例程都在此入口函數中作為定義。
DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,…) //驅動程序入口
{
DriverObject->DriverExtension->AddDevice=USBAddDevice;
DriverObject->DriverUnload=USBUnload;
DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_READ]=USBRead;
DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_WRITE]=USBWrite；
DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_DEVICE_CONTROL] = USBDeviceControl;
RegisterForPnpNotification(DriverObject);
return status;
}

即插即用管理模塊用來實現USB設備的熱插拔及動態(tài)配置。當硬件檢測到有USB設備接入時，Windows98查找響應的驅動程序，并調用它的 DriverEntry例程。PnP（即插即用）管理器調用驅動程序的AddDevice例程，告訴它添加了一個設備。在此處理過程中，驅動程序收到一個設備啟動請求（IRP_MN_START_DEVICE）的IRP。同理，當要拔除時，PnP管理器會發(fā)出一個設備刪除請求（IRP_MN_REMOVE_DEVICE）的IRP，由驅動程序進行處理。通過對這些PnP請求的處理，可支持設備的熱插拔和即插即用功能。

電源管理模塊負責設備的掛起與喚醒。

I/O功能實現模塊完成I/O請求的大部分工作。若應用程序想對設備進行I/O操作，它便使用Windows API函數，對WIN32子系統(tǒng)進行WIN32調用。此調用由I/O系統(tǒng)服務接收并通知I/O管理器，I/O管理將此請求構造成一個合適的I/O請求包（IRP）并把它傳遞給USB設備驅動程序。USB設備驅動程序接收到這個IRP以后，根據IRP中包含的具體操作代碼，構造相應的USB請求塊并把此 URB（USB請求塊）放到一個新的IRP中。然后，把此IRP傳遞到USB總線驅動程序，USB總線驅動程序根據IRP中所含的URB執(zhí)行相應的操作（如從USB設備讀取數據等），并把操作結構通過IRP返還給USB設備驅動程序。USB設備驅動程序接收到此IRP后，將操作結果通過IRP返還給 I/O管理器。最后，I/O管理器將此IRP中操作結果返還給應用程序，至此應用程序對USB設備的一次I/O操作完成。

結束語:

USB為計算機外設輸入輸出提供了新的接口標準。它使設備具有熱插拔，即插即用，自動配置的能力，并標準化設備連接, 還可與MAX485結合起來實現數據的遠程采集。該系統(tǒng)具有可靠性高、性價比高和多點采集等優(yōu)點。而USB2.0標準具有更高的傳輸速率，更具有美好的應用前景。

參考文獻:
1. Aduc831 datasheet. Analog device.
2. USB1.1． Universal serial bus specification S.
3. 張念淮、江浩.《USB總線接口開發(fā)指南》 國防工業(yè)出版社.