《USB驱动开发》.pdfVIP

第 17 章 USB 设备驱动 USB 设备驱动和PCI 设备驱动是PC 中最主要的两种设备驱动程序。与PCI 协议相比， USB 协议更复杂，涉及面较多。本章将介绍USB 设备驱动开发。首先介绍USB 协议，使 读者对USB 协议有个整体认识。然后介绍USB 设备在WDM 中的开发框架。由于操作系 统的USB 总线驱动程序提供了丰富的功能调用，因此开发USB 驱动开发变得相对简单， 只需要调用USB 总线驱动接口。 17.1 USB 总线协议 USB 总线协议比PCI 协议复杂的多，涉及USB 物理层协议，又涉及USB 传输层协议 等。对于USB 驱动程序开发者来说，不需要对USB 协议的每个细节都很清楚。本节概要 地介绍USB 总线协议，并对驱动开发者需要了解的地方进行详细介绍。 17.1.1 USB 设备简介 USB 即通用串行总线（Universal Serial Bus ），是一种支持即插即用的新型串行接口。 也有人称之为“菊链（daisy－chaining ）”，是因为在一条“线缆”上有链接127 个设备的 能力。USB 要比标准串行口快得多，其数据传输率可达每秒4Mb~12Mb （而老式的串行口 最多是每秒115Kb）。除了具有较高的传输率外，它还能给外围设备提供支持。 需要注意的是，这不是一种新的总线标准，而是计算机系统连接外围设备（如键盘、 鼠标、打印机等）的输入/输出接口标准。到现在为止，计算机系统连接外围设备的接口还 没有统一的标准，例如，键盘的插口是圆的、连接打印机要用9 针或25 针的并行接口、 鼠标则要用9 针或25 针的串行接口。USB 能把这些不同的接口统一起来，仅用一个4 针 插头作为标准插头，如图 17-1 所示。通过这个标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外 设连接起来，并且不会损失带宽。USB 正在取代当前PC 上的串口和并口。 第17 章 USB 设备驱动 图17-1 USB 的四条传输线 以USB 方式连接设备时，所有的外设都在机箱外连接，连接外设不必再打开机箱； 允许外设热插拔，而不必关闭主机电源。USB 采用“级联”方式，即每个USB 设备用一 个USB 插头连接到另一个外设的USB 插座上，而其本身又提供一个USB 插座供下一个 USB 外设连接用。通过这种类似菊花链式的连接，一个USB 控制器可以连接多达 127 个 外设，而每个外设间距离（线缆长度）可达5 米。USB 能智能识别USB 链上外围设备的 插入或拆卸。 它可使多个设备在一个端口上运行，速度也比现在的串行口或并行口快得多，而且其 总的连线在理论上说可以无限延长。对PC 来说，以上这些都是一些难得的优点，因为不 再需要PS/2 端口、MIDI 端口等各种不同的端口了，还可以随时随地在各种设备上任意插 拔。可以在一个端口上运行鼠标、控制手柄、键盘以及其他输入装置（例如数码相机）， 而且，也不必重新启动系统去做这些工作。现在 USB 设备正在快速增多，且由于操作系 统已内置支持USB 的功能，因而用户现在就可以方便地使用。显然，USB 为PC 的外设扩 充提供了一个很好的解决方案。 目前USB 技术的发展，已经允许用户在不使用网卡、HUB 的情况下，直接通过USB 技术将几台计算机连接起来组成小型局域网，用户只需要给各台计算机起个名字就可以开 始工作。这种网络具备Ethernet 网络的各种优点，同时少了Ethernet 网络的许多限制。假 设一位用户上班时使用笔记本电脑，回家时使用PC 机，为实现数据传输，他可以通过采 用USB 技术的接口将两部电脑连接起来交换资源，其数据传输速度可达12Mbps，这是传 统串行口无法比拟的。而且用户在组网的时候根本无须考虑DIP 、IRQ 等问题。此类技术 除支持兼容Ethernet 的软硬件外，也支持标准的网络通信协议，包括IPX/SPX 、NetBEUI 和TCP/IP ，这为通过USB 技术组成的小局域网连接至大型网络或Internet 提供了条件。 17.1.2 USB 连接拓扑结构 USB 设备的连接如图 17-2 所示，对于每个PC 来说，都有一个或者多个称为Host 控 制器的设备，该Host 控制器和一个根Hub 作为一个整体。这个根Hub