基于USB總線和Aduc831單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計

3.2 USB設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計

USB設(shè)備驅(qū)動程序基于WDM。WDM型驅(qū)動程序是內(nèi)核程序，與標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備驅(qū)動程序和較低級的USB函數(shù)層。其中USB函數(shù)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(qū)動程序模塊（HCD）。USB設(shè)備驅(qū)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(qū)動程序轉(zhuǎn)給USB設(shè)備。但是，USB設(shè)備驅(qū)動程序必須定義與外部設(shè)備的通訊接口和通訊的數(shù)據(jù)格式，也必須定義與應(yīng)用程序的接口。Windows 98／2000提供了一系列的系統(tǒng)驅(qū)動程序，他們具有為許多標(biāo)準(zhǔn)類型設(shè)備服務(wù)所需的所有基本功能，用戶按照提示可以定義設(shè)備的配置和功能，然后做功能的修改即可?？梢园裊SB設(shè)備驅(qū)動程序的功能劃分成4個不同的模塊來實現(xiàn)：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(xiàn)模塊。初始化模塊提供1個入口函數(shù)DriverEntry()，在DriverEntry中，需要提供一個AddDevice例程，把驅(qū)動程序添加到驅(qū)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(shù)中作為定義。
DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,…) //驅(qū)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(xiàn)USB設(shè)備的熱插拔及動態(tài)配置。當(dāng)硬件檢測到有USB設(shè)備接入時，Windows98查找響應(yīng)的驅(qū)動程序，并調(diào)用它的 DriverEntry例程。PnP（即插即用）管理器調(diào)用驅(qū)動程序的AddDevice例程，告訴它添加了一個設(shè)備。在此處理過程中，驅(qū)動程序收到一個設(shè)備啟動請求（IRP_MN_START_DEVICE）的IRP。同理，當(dāng)要拔除時，PnP管理器會發(fā)出一個設(shè)備刪除請求（IRP_MN_REMOVE_DEVICE）的IRP，由驅(qū)動程序進(jìn)行處理。通過對這些PnP請求的處理，可支持設(shè)備的熱插拔和即插即用功能。

電源管理模塊負(fù)責(zé)設(shè)備的掛起與喚醒。

I/O功能實現(xiàn)模塊完成I/O請求的大部分工作。若應(yīng)用程序想對設(shè)備進(jìn)行I/O操作，它便使用Windows API函數(shù)，對WIN32子系統(tǒng)進(jìn)行WIN32調(diào)用。此調(diào)用由I/O系統(tǒng)服務(wù)接收并通知I/O管理器，I/O管理將此請求構(gòu)造成一個合適的I/O請求包（IRP）并把它傳遞給USB設(shè)備驅(qū)動程序。USB設(shè)備驅(qū)動程序接收到這個IRP以后，根據(jù)IRP中包含的具體操作代碼，構(gòu)造相應(yīng)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(qū)動程序，USB總線驅(qū)動程序根據(jù)IRP中所含的URB執(zhí)行相應(yīng)的操作（如從USB設(shè)備讀取數(shù)據(jù)等），并把操作結(jié)構(gòu)通過IRP返還給USB設(shè)備驅(qū)動程序。USB設(shè)備驅(qū)動程序接收到此IRP后，將操作結(jié)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(jié)果返還給應(yīng)用程序，至此應(yīng)用程序?qū)SB設(shè)備的一次I/O操作完成。

結(jié)束語:

USB為計算機(jī)外設(shè)輸入輸出提供了新的接口標(biāo)準(zhǔn)。它使設(shè)備具有熱插拔，即插即用，自動配置的能力，并標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備連接, 還可與MAX485結(jié)合起來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn)具有更高的傳輸速率，更具有美好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn):
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.