3 驅(qū)動程序開發(fā)

　　由于現(xiàn)代操作系統(tǒng)對內(nèi)存、端口等資源均采取了保護措施。一般的應用程序不能夠直接訪問硬件，必須通過設備的驅(qū)動程序。設備驅(qū)動程序直接和硬件打交道的，并且運行于操作系統(tǒng)核心態(tài)，它像操作系統(tǒng)內(nèi)核一樣具有最高的運行權(quán)限，所以它可以直接訪問硬件。

　　USB設備必須使用WDM（Win32 Driver Model）驅(qū)動程序模型，它是Microsoft公司定義的WIN32驅(qū)動程序模型。WDM是操作系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的一種新型驅(qū)動程序模型，現(xiàn)在已經(jīng)成為Windows操作系統(tǒng)驅(qū)動程序的主流。

　　在Windows系統(tǒng)下，和應用程序打交道主要有五層模型：硬件層、硬件抽象層、驅(qū)動程序、IO管理層和用戶運用程序。從用戶應用程序發(fā)出的請求一層一層地往下發(fā)送。USB的驅(qū)動程序還分為客戶驅(qū)動程序、根集線器驅(qū)動程序和總線驅(qū)動程序。用戶主要開發(fā)客戶驅(qū)動程序即可，蓁其余更底層的操作系統(tǒng)已經(jīng)為用戶準備好?？蛻趄?qū)動程序由一系列的例程(也即一般程序的函數(shù))組成，它沒有main()函數(shù)入口點。因此，USB設備和驅(qū)動程序打交道必須由操作系統(tǒng)的IO管理層參與，它使用了一種全局量叫作IO請求包即IRP。主要工作原理如下：

　　(1)開始時用戶應用程序向驅(qū)動程序發(fā)出請求(Windows API函數(shù))，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)打包成IRP，IO管理器捕獲這個IRP包并進行相應的處理。

　　(2)IO管理器向客戶驅(qū)動程序發(fā)送IRP請求包，請求客戶驅(qū)動程序進行相應的處理。

　　(3)客戶驅(qū)動程序處理完接收到的IRP，設好相關(guān)環(huán)境后將之傳給更底層的驅(qū)動程序，最后由總線驅(qū)動程序完成對硬件的操作，并將結(jié)果返回。

　　用戶要做的事就是開發(fā)客戶驅(qū)動程序。本課題用的是基于WIN2000 DDK的DriverWorks驅(qū)動程序開發(fā)工具，同時還要VC++6.0編譯環(huán)境。這種工具可生成驅(qū)動程序框架，用戶進行修改并加入自己要實現(xiàn)的功能即可，大大縮短了開發(fā)的時間。

　　4 用戶應用程序

　　應用程序是實現(xiàn)硬件功能的全部體現(xiàn)。但應用程序不能直接訪問USB設備，它必須先與驅(qū)動程序通信，通過驅(qū)動程序來訪問USB設備。它的工作是向硬件發(fā)送數(shù)據(jù)或命令，這些數(shù)據(jù)和命令由驅(qū)動程序經(jīng)過層層處理，最后發(fā)送到硬件實現(xiàn)相關(guān)的動作。應用程序與驅(qū)動程序打交道主要是通過操作系統(tǒng)的API函數(shù)。

　　其工作原理如下：

　　(1)應用程序通過調(diào)用CreateFile API函數(shù)取得USB設備的句柄。該符號鏈接包含一個全域惟一標識符（globally unique identifier,GUID）。GUID是一個128位的號碼，Windows用來惟一識別一個設備對象。

　　(2)通過這個句柄，應用程序通過調(diào)用ReadFile和WriteFile API函數(shù)來讀寫USB設備，將數(shù)據(jù)返回到用戶緩沖區(qū)。

　　(3)通過這個句柄，應用程序通過調(diào)用DeviceIoControl API函數(shù)來向USB設備發(fā)出控制命令，以實現(xiàn)特定的要求，這個函數(shù)還可能有相應的數(shù)據(jù)傳輸。

　　(4)應用程序處理從USB設備接收到的數(shù)據(jù)，如果出錯，將給出相應的警告，如果成功，處理完后關(guān)閉設備的句柄。