开发WDM型的USB设备驱动程序

开发WDM型的USB设备驱动程序

2004-11-21 00:04作者：鲜征征 杨皓出处：计算机与信息技术责任编辑：方舟

　　用Driver Studio工具包开发WDM型的USB设备驱动程序

　　前文所提及的WDM驱动程序开发方法，笔者都曾尝试过。个人认为用DriverStudio开发工具包来开发USB驱动程序行之有效。其中的Driver Wizard是创建WDM驱动程序框架的一个很好的工具，后文将介绍用它来创建USB设备驱动程序的基本框架。

　　1、搭建开发平台

　　由于利用 DriverStudio 开发WDM驱动程序在搭建开发平台的过程中对软件的安装顺序要求颇高，在开发过程中我也曾因为安装顺序的颠倒而失败。在实践中总结了以下的安装步骤，有必要在此作以介绍。

　　①在已装了Windows 2000 操作系统的机子上安装 Microsoft Visual C++6.0。 ②安装 Win2000 DDK 。③安装 NuMega DriverStudio 2.0 ( or 2.6 ) 驱动程序开发工具包。它包含DriverWorks（ 用于开发内核模式WDM驱动程序 ）、SoftICE（ 用于调试WDM驱动程序 ）等开发工具。④由于DriverWorks 所用的类库是对 DDK 函数的封装，必须在 VC中编译，创建自己的库文件。⑤设置 DDK 路径。

　　2、利用DriverStudio 的DriverWorks生成USB设备驱动程序框架

　　驱动程序开发平台搭建成功后，我们可利用驱动程序生成向导Driver Wizard，根据硬件设置较为容易的生成USB设备驱动程序的大体框架。本人的设置如下：①选择WDM的驱动程序类型和Windows 2000运行平台。②选择USB总线类型，系统选择的USB芯片是Philip公司的ISP1581，填写它的VID（供应商ID）和PID（设备ID），这些信息由芯片的供应商提供。③增加端点1和端点2，它们分别具有IN和OUT属性。④根据需要选择对设备的操作有：Read、Write、Device Control和CleanUp。⑤选择给端点2产生BULK Read和Write的代码, 向导会自动产生一套对端点2进行读、写的代码。⑥设置驱动程序的属性，采用WDM接口；在选取读写方式时应遵循一条原则：需要快速传送大量数据时，用 Direct I/O ，反之用 Buffer I/O ,这里选择BufferI/O；由于无特殊的电源需求，故选用系统默认的Manage Power For This Device。⑧增加IOCTL接口，在其生成的代码框架中加入自己的操作，以实现一个完整的USB设备驱动程序。最后就生成了一个WDM型的USB设备驱动程序框架和一个测试该驱动程序的测试程序大体框架。然后在其中添加需要的功能代码。

　　3、USB设备驱动程序中的关键例程代码实现

　　下面以我们的驱动程序为例，介绍USB驱动程序开发中的几个关键例程的实现。本驱动程序的主要功能是控制USB设备上LED灯通断并且对设备进行读写。

　　1) 初始化例程 DriverEntry（）

　　设备驱动程序与应用程序不同，它没有main()或WinMain（）函数，而是有一个名为DriverEntry（）的入口函数，它通常完成一些初始化工作。当设备驱动程序被加载时，操作系统调用这个入口。在使用DriverWizard 创建的驱动程序基本框架中，DriverEntry（）函数已经写好了，无需添写代码。在该例程中，驱动程序要向操作系统登记并注册一些消息处理器，通过RegistryPath来找到位于注册表中的驱动程序参数，当驱动程序正确安装后，在注册表KEY_LOCAL_MACHINE \ SYSTEM \ CurrentControlSet \ Service 下可以找到MyUSB 项。而用DDK编写该入口函数还需初始化Dispatch（分派）例程入口。

　　2) 创建设备例程 AddDevice（）

　　大多数的PDO 都是在 PnP 管理器调用该程序入口点时被创建的。插入新设备后，系统启动时，总线枚举器会发现总线上的所有设备，会自动寻找并安装设备的驱动程序，并由驱动程序中的处理 PnP 功能模块自动处理 AddDevice() 例程及其他PnP消息。此例程使用IoCreateDevice() 函数创建设备对象，再使用 IoRegisterDeviceInterface() 函数将设备组成为一个特定的设备接口，然后使用IoAttachDeviceToDeviceStack() 函数关联设备栈。

NTSTATUS MyUSBDevice::AddDevice( PDEVICE_OBJECT Pdo )
{
　// 产生一个DDK中KDevice类新的设备对象
　MyUSBDevice *pDevice = new ( static cast<PCWSTR>( KUnitizedName(L“MyUSBDevice”，m_Unit) ),// 设备名
　　FILE_DEVICE_UNKNOWN， // 设备类型
　　NULL， // 指针链接名
　　0， // 设备特征标志位
　　DO_BUFFERED_IO| DO_POWER_PAGABLE）； // I/O传输方式
　MyUSBDevice(Pdo, m_Unit)；
　if ( pDevice == NULL )
　{
　　return STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES；
　}
　NTSTATUS status = devices -> ConstructorStatus()；
　if ( !NT_SUCCESS(status) ) // 不成功，返回错误状态并删除指针
　{
　　delete pDevice；
　}
　else // 如果成功，向系统报考设备的电源状态变化为PowerDeviceD0
　{
　　m_Unit++；
　　pDevice -> ReportNewDevicePowerState( PowerDeviceD0 )；
　}
　return status；
}

　　3) LED控制处理例程 MyUSB_IOCTL_LED_Handler()

　　该例程是实现本驱动程序功能的关键例程，它是用来控制设备上的LED灯通断，主要利用USB Vendor Request来向设备传送。其中，request=1的时候表示让LED亮，request=0的时候让LED灭。它是通过DeviceControl由上层应用程序传下来。实现代码如下：

NTSTATUS MyUSBDevice::MyUSB_IOCTL_LED_Handler(KIrp I)
{
　NTSTATUS status = STATUS_INVALID_PARAMETER;
　//检查输入参数是否正确，如果不正确，返回STATUS_INVALID_PARAMETER
　if(I.IoctlOutputBufferSize() || !I.IoctlBuffer() ||(I.IoctlInputBufferSize() != sizeof(UCHAR)))
　　return status;
　//处理MyUSB_IOCTL_LED_ON请求
　PURB pUrb = m_Lower.BuildVendorRequest(NULL, // 传输缓冲区
　　0, // 传输缓冲区大小
　　0, // 请求保留位
　　(UCHAR)(*(PUCHAR)I.IoctlBuffer()), // 请求1＝LED_ON ,0=LED_OFF
　　0 ); // 值
　//向下传送URB
　status = m_Lower.SubmitUrb(pUrb, NULL, NULL, 5000L);
　//若请求在此处理，设置I.Information指示多少数据拷贝回用户
　I.Information（）＝0；
　I.Status（）＝status；
　return status;
}

　　4) 访问硬件例程 DeviceControl()

　　上层应用软件程序就是通过此例程来将IRP传到下层。

NTSTATUS MyUSBDevice::DeviceControl(KIrp I)
{
　NTSTATUS status;
　switch (I.IoctlCode())
　{
　　case MyUSB_IOCTL_LED:
　　　status = MyUSB_IOCTL_LED_Handler(I);
　　　break;
　　default: // 未被声明的I/O 控制请求
　　　status = STATUS_INVALID_PARAMETER;
　　　break;
　}
}

　　限于篇幅，这里仅介绍本驱动程序中的部分例程实现代码。编写完驱动程序后，首先在Visual C++ 中编译通过，然后连接硬件，用DriverStudio 工具包中的SoftICE调试器调试该驱动程序，并且修改编译DriverStudio产生的该驱动程序的测试程序，就通过命令行来测试我们的驱动程序。最后对于LED的控制，我们可以直观的在设备上看到。

　　结束语

　　USB技术的不断发展和完善，已经使其逐渐成为先进总线接口技术的标志和方向，如今USB OTG标准已经发布，那么USB的应用领域也将越发的广泛。开发一些特定功能的USB接口并设计其设备驱动程序也将成为应用USB技术的关键。通过对USB的学习和Windows 2000下的WDM驱动程序的研究，本文已经给出了编写WDM型USB设备驱动程序的一般方法，读者可以在实际应用中逐步提高对USB和驱动程序的认识，取得事半功倍的效果。