首先USB加载式流接口驱动要点分析

为了支持不同类型的外围设备，WinCE平台提供了具有定制接口的流接口驱动程序模型。因为大部分USB外围设备由于功能性更适合流接口驱动的结构，所以一般都采用加载式流接口驱动程序模型来开发USB设备驱动程序。

（1）USB系统结构分析
WinCE下USB系统软件由两层组成：较高USB设备驱动程序层和较低的USB函数层。较低的USB函数层本身又由两部分组成：较高的通用串行总线驱动程序（USBD）模块和较低的主控制器驱动程序（HCD）模块。通过HCD模块功能和USBD模块实现高层的USBD接口函数，USB设备驱动程序就能与外围设备进行通讯。

在数据传输的过程中，操作流程通常按下列的次序进行：①USB设备驱动程序进行数据传输的初始化，即通过USBD接口函数给USBD模块发送数据传输的请求。②USBD模块将该请求分成一些单独的事务。③HCD模块排出事务次序。④主控制器硬件执行事务。这里需要提醒的是，所有的事务都是从主机发出的，外围设备完全是被动接受型的。

（2）USB设备驱动程序入口点函数
从结构分析我们可知，所有的USB设备驱动程序必须在它们的DLL库设置一定的入口点与USBD模块进行适当的交互。设置入口点函数有两个作用：一是使得 USBD 模块能与外部设备交互；二是使得驱动程序能创建和管理任何可能需要的注册键。

下面简要介绍相关函数的作用：USBDeviceAttach是当 USB 设备连接到主计算机时运行，USBD模块会调用这个函数初始化USB设备，取得USB设备信息和配置USB设备，并且申请必需的资源。 USBInstallDrive是在第一次加载USB设备驱动程序时首先被调用，它使得驱动程序能创建需要的注册键，用于将一个驱动程序所需的注册表信息写入到HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\ClientDrivers目录下，例如设备名称等。需要注意的是，USB设备驱动程序不使用标准的注册表函数，而是使用RegisterClientDriverID()、RegisterClientSettings()函数来注册相应的设备信息。

USBUninstallDriver是在用户删除USB设备驱动程序时调用，负责删除注册键并释放其它相关资源。它通过调用 UnRegisterClientSettings()和UnRegisterClientDriverID()函数来删除由驱动程序的 USBInstallDriver()函数创建的所有注册键。因此，我们在驱动程序中就需要严格按照这三个函数的原型来实现，否则就不能为设备管理器所识别。

3．USB设备流接口驱动的实现步骤

从WinCE USB设备驱动模型及结构分析中，我们可以清晰的看到主机和外设之间的实现方式。在主机端，通过USBD模块和HCD模块使用默认的PIPE访问一个通用的逻辑设备，实际上就是说USBD和HCD是一组访问所有USB设备的逻辑接口，它们负责管理所有USB设备的连接、加载、移除、数据传输和通用配置。其中HCD是主机控制驱动，是为USBD提供底层的功能访问服务，USBD是USB总线驱动，位于HCD的上层，利用HCD的服务提供较高层次的功能。因此，实现USB加载流驱动程序大致需要完成以下步骤：

（1）选择代表设备的文件名前缀。前缀非常重要，设备管理器在注册表中通过前缀来识别设备。同时，在流接口命名时也将这个前缀作为入口点函数的前缀，如果设备前缀为XXX，那么流接口对应为XXX_Close，XXX_Init等。

（2）设置驱动的各个入口点函数。所谓入口点是指提供给设备管理器的标准文件I/O接口。在生成一个DLL后，就用设备文件名前缀替换名字中的XXX。因此，每个加载式流接口驱动程序必须实现XXX_Init()、XXX_IOControl()以及XXX_PowerUp()等一组标准的函数，用来完成标准的文件I/O函数和电源管理等。

（3）建立.DEF文件。当设备管理器初始化USB设备编译出来的流接口函数后，还必须建立一个.def文件。DEF文件定义了DLL要导出的接口集，而且加载式流驱动大多是以DLL形式存在的，所以应将DLL和DEF的文件名统一起来。DEF文件告诉链接程序需要输出什么样的函数，最后将驱动程序编译到内核中去，这样这个USB设备流接口驱动程序就可以被应用程序调用。

（4）在注册表中为驱动程序建立表项。在注册表中建立驱动程序入口点，这样设备管理器才能识别和管理这个驱动。此外，注册表中还能存储额外的信息，这些信息可以在驱动运行之后被使用到。

在这次USB驱动开发过程中，错走许多冤枉路使我叫苦连天。我感受最深的是由于WinCE提供了通用串行总线驱动程序（USBD）模块、USBD接口函数全集、样本主机控制器驱动程序（HCD）模块。所以，我们只需要根据USB设备硬件特性，利用USBD提供的不同函数，实现流接口函数与外围设备的交互。在没有特别的情况下，我最大的收获经验是把这些公用的源程序照搬过来，能极大的缩短开发周期，从而能更快速地进行嵌入式开发。

随着USB设备的普及，摆在开发人员面前的驱动开发任务也是越来越繁重了，特别是对于一些嵌入式开发厂商来讲，由于设备所采用的操作系统不同，相应的硬件接口也是不一样的，开发相关的USB 驱动程序更是难上加难。Windows CE.NET 是微软推出的功能强大的嵌入式操作系统，国内采用此操作系统的厂商已经很多了，本文就以windows ce.net为例，简单介绍一下如何开发windows ce.net下的USB驱动程序。

首先要熟悉一些USB的基本概念，当然最好把USB 1.1的协议看一遍，（当然现在2。0的协议都已经有了）http://www.usb.org
上可以下载，我记得好像有个中文版的，翻译的还可以，http://www.driverdevolep.com
上有的，具体位置记不太清楚了，中文版的协议可以快速翻一边，了解一些基本的概念，但是设计到一些关键性的东西最好还是看英文版的心里比较清楚些。

这里我就不介绍USB的基本协议了，假设用户已经熟悉了USB设备的一些基本的概念，并且对Winows CE.NET的开发有一定的了解。

下面简略介绍一下Windows CE.NET中USB设备驱动开发的一些基础知识。

Windows CE.NET 的USB系统软件分为两层： USB Client设备驱动程序和底层的Windows CE实现的函数层。USB设备驱动程序主要负责利用系统提供的底层接口配置设备，和设备进行通讯。底层的函数提本身又由两部分组成，通用串行总线驱动程序（USBD）模块和较低的主控制器驱动程序（HCD）模块。HCD负责最最底层的处理，USBD模块实现较高的USBD函数接口。USB设备驱动主要利用 USBD接口函数和他们的外围设备打交道。

USB设备驱动程序主要和USBD打交道，所以我们必须详细的了解USBD提供的函数。

主要的传输函数有：
AbourtTransfer　　　IssueControlTransfer
CloseTransfer 　　　IssueInterrupTransfer
GetIsochResult　　　IssueIsochTransfer
GetTransferStatus　 IstransferComplete
IssueBulkTransfer　 IssueVendorTransfer

主要的用于打开和关闭USBD和USB设备之间的通信通道的函数有：
AbortPipeTransfers　　ClosePipe
IsDefaultPipeHalted 　IsPipeHalted
OpenPipe　　　　　　　ResetDefaultPipe
ResetPipe

相应的打包函数接口有：
GetFrameLength　　　GetFrameNumber　　　ReleaseFrameLengthControl
SetFrameLength　　　TakeFrameLengthControl

取得设置设备配置函数：
ClearFeature 　　SetDescriptor
GetDescriptor　　SetFeature
GetInterface　　 SetInterface
GetStatus　　　　SyncFrame

与USB进行交互的实现方法相关的多任务函数：
FindInterface　　　　　　　　　RegisterClientDeviceId
GetDeviceInfo　　　　　　　　　RegisterClientSettings
GetUSBDVersion 　　　　　　　　RegisterNotificationRoutine
LoadGenericInterfaceDriver 　　TranslateStringDescr
OpenClientRegisterKey　　　　　UnRegisterNotificationRoutine
常见的Windows CE.NET下USB的设备驱动程序的编写有以下几种方法：

● 流式接口函数
这种驱动程序主要呈现流式函数接口，主要输出XXX_Init,XXX_Deinit,XXX_Open,XXX_Close,XXX_Open,XXX_Close,XXX_Read,XXX_Write,
XXX_Seek, XXX_IOControl,XXX_PowerUp,XXX_PowerDown等流式接口，注意上述的几个接口一定都要输出，另外XXX必须为三个字符，否则会出错。但是此类的驱动程序不是通过设备管理接口来加载的，所以必须手工的调用RegisterDevice（）和 DeregisterDevice（）函数来加载和卸载驱动程序。用户可以将此类的设备作为标准的文件来操作，只要调用相应的文件操作就可以和驱动程序打交道。

● 使用现有的Window CE.NET的应用程序接口
此类设备主要是利用Windows CE.NET中已经有了现成的函数接口，例如USB Mass Storage Disk，它主要利用现有的Windows CE.Net中已经有的可安装文件系统接口，呈现给系统可用的文件系统，对于用户来讲，它是透明的，用户仅仅感觉在操作一个文件夹。

● 创建指定到特定的USBD的用户指定的API
这种方法在USBD呈现设备时不需要任何限制，主要是特制的提供API给用户，一般不太常见。

USB设备驱动程序必须输出的函数有：
● USBDeviecAttach
当USB设备连接到计算机上时，USBD模块就会调用此函数，这个函数主要用于初始化USB设备，取得USB设备信息，配置USB设备，并且申请必需的资源。
● USBInstallDriver
主要用于创建一个驱动程序加载所需的注册表信息，例如读写超时，设备名称等。
● USBUninstallDriver
主要用于释放驱动程序所占用的资源，以及删除USBInstallDriver函数创建的注册表等。
上述的三个函数接口是所有的USB驱动程序必须提供的，缺一不可。
另外比较重要的是USB设备驱动程序的注册表配置，一般的USB设备驱动程序的注册表配置在HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB \LoadClients下，每个驱动程序的子键都有Group1_ID\Group2_ID\Group3_ID\DriverName格式，如果注册表信息与USB设备信息符合，USBD就会加载此驱动程序。否则设备的子键应该由供应商，设备类和协议信息通过下划线组成。
具体的配置举个例子：
例如你有个PDA设备，它具有一个USB接口，它的供应厂商ID假设为0x0888,设备ID为0x0999,没有使用特殊的协议，那么它的加载注册表应该写为：
[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\LoadClients\2184_2457\Default\Default\PDA] "DLL"="pdausb.dll"
需要注意的是注册表构成都是十进制数值来标识的，注意一下十进制和十六进制的转换。
再举个USB鼠标的例子，USB鼠标是标准的HID设备，它的协议为：InterfaceClassCode为3（HID类）， InterfaceSubclassCode为1（引导接口类），InterfaceProtocolCode为2（鼠标协议类），所以它的注册如下：
[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\LoadClients\Default\Default\3_1_2\USBMouse] "DLL"="usbmouse.dll"

到此为止，我们可以看出，其实驱动开发无非做两件事情，一件是和硬件打交道，另外一件是和操作系统打交道。举个简单的例子，例如：我们需要开发一个USB鼠标驱动程序，我们就需要了解USB鼠标硬件上是怎么发送数据的？操作系统怎么才能得到鼠标的控制事件？其实USB鼠标是有一个中断PIPE的，用于传送鼠标产生的数据，Windwos CE.NET中有个接口函数叫做mouse_event(),专门用于产生鼠标事件，但是它是不关心具体什么硬件的，甚至我们自己在应用程序中调用这个函数都可以实现模拟鼠标，对应的有个keybd_event（），用于产生键盘事件，知道了这个就好办多了，只要将相应的数据转换一下，调用一下 mouse_event（）即可

例如我们有个USB Mouse设备，设备信息描述如下：
Device Descriptor:
bcdUSB: 0x0100
bDeviceClass: 0x00
bDeviceSubClass: 0x00
bDeviceProtocol: 0x00
bMaxPacketSize0: 0x08 (8)
idVendor: 0x05E3 (Genesys Logic Inc.)
idProduct: 0x0001
bcdDevice: 0x0101
iManufacturer: 0x00
iProduct: 0x01
iSerialNumber: 0x00
bNumConfigurations: 0x01

ConnectionStatus: DeviceConnected
Current Config Value: 0x01
Device Bus Speed: Low
Device Address: 0x02
Open Pipes: 1

Endpoint Descriptor:
bEndpointAddress: 0x81
Transfer Type: Interrupt
wMaxPacketSize: 0x0003 (3)
bInterval: 0x0A

可以看出上述设备有一个中断PIPE，包的最大值为3。可能有人问上述的值怎么得到的，win2k 的DDK中有个usbview的例程，编译一下，将你的USB设备插到PC机的USB口中，运行usbview.exe即可看得相应的设备信息。

有了这些基本信息，就可以编写USB设备了，首先声明一下，下面的代码取自微软的USB鼠标样本程序，版权归微软所有，此处仅仅借用来描述一下USB鼠标驱动的开发过程，读者如需要引用此代码，需要得到微软的同意。

首先，必须输出USBD要求调用的三个函数，首先到设备插入到USB端口时，USBD会调用USBDeviceAttach()函数，相应的代码如下：
extern "C" BOOL
USBDeviceAttach(
USB_HANDLE hDevice, // USB设备句柄
LPCUSB_FUNCS lpUsbFuncs, // USBDI的函数集合
LPCUSB_INTERFACE lpInterface, // 设备接口描述信息
LPCWSTR szUniqueDriverId, // 设备ID描述字符串。
LPBOOL fAcceptControl, // 返回TRUE，标识我们可以控制此设备， 反之表示不能控制
DWORD dwUnused)
{
*fAcceptControl = FALSE;
// 我们的鼠标设备有特定的描述信息，要检测是否是我们的设备。
if (lpInterface == NULL)
return FALSE;
// 打印相关的USB设备接口描述信息。
DEBUGMSG(ZONE_INIT,(TEXT("USBMouse: DeviceAttach, IF %u, #EP:%u, Class:%u, Sub:%u,Prot:%u\r\n"), lpInterface->Descriptor.bInterfaceNumber,lpInterface->Descriptor.bNumEndpoints, lpInterface->Descriptor.bInterfaceClass,lpInterface->Descriptor.bInterfaceSubClass,lpInterface->Descriptor.bInterfaceProtocol));
// 初试数据USB鼠标类，产生一个接受USB鼠标数据的线程
CMouse * pMouse = new CMouse(hDevice, lpUsbFuncs, lpInterface);
if (pMouse == NULL)
return FALSE;

if (!pMouse->Initialize())
{
delete pMouse;
return FALSE;
}

// 注册一个监控USB设备事件的回调函数，用于监控USB设备是否已经拔掉。
(*lpUsbFuncs->lpRegisterNotificationRoutine)(hDevice,
USBDeviceNotifications, pMouse);

*fAcceptControl = TRUE;
return TRUE;
}

第二个函数是 USBInstallDriver（）函数，
一些基本定义如下：
const WCHAR gcszRegisterClientDriverId[] = L"RegisterClientDriverID";
const WCHAR gcszRegisterClientSettings[] = L"RegisterClientSettings";
const WCHAR gcszUnRegisterClientDriverId[] = L"UnRegisterClientDriverID";
const WCHAR gcszUnRegisterClientSettings[] = L"UnRegisterClientSettings";
const WCHAR gcszMouseDriverId[] = L"Generic_Sample_Mouse_Driver";

函数接口如下：
extern "C" BOOL
USBInstallDriver(
LPCWSTR szDriverLibFile) // @parm [IN] - Contains client driver DLL name
{
BOOL fRet = FALSE;
HINSTANCE hInst = LoadLibrary(L"USBD.DLL");

// 注册USB设备信息
if(hInst)
{
LPREGISTER_CLIENT_DRIVER_ID pRegisterId = (LPREGISTER_CLIENT_DRIVER_ID)
GetProcAddress(hInst, gcszRegisterClientDriverId);

LPREGISTER_CLIENT_SETTINGS pRegisterSettings =
(LPREGISTER_CLIENT_SETTINGS) GetProcAddress(hInst,
gcszRegisterClientSettings);

if(pRegisterId && pRegisterSettings)
{
USB_DRIVER_SETTINGS DriverSettings;

DriverSettings.dwCount = sizeof(DriverSettings);

// 设置我们的特定的信息。
DriverSettings.dwVendorId = USB_NO_INFO;
DriverSettings.dwProductId = USB_NO_INFO;
DriverSettings.dwReleaseNumber = USB_NO_INFO;

DriverSettings.dwDeviceClass = USB_NO_INFO;
DriverSettings.dwDeviceSubClass = USB_NO_INFO;
DriverSettings.dwDeviceProtocol = USB_NO_INFO;

DriverSettings.dwInterfaceClass = 0x03; // HID
DriverSettings.dwInterfaceSubClass = 0x01; // boot device
DriverSettings.dwInterfaceProtocol = 0x02; // mouse

fRet = (*pRegisterId)(gcszMouseDriverId);

if(fRet)
{