USB从设备驱动实现流程

USB HID（Human Interface Device）触摸屏驱动的实现原理涉及到USB HID协议和触摸屏设备的工作原理。

1. USB HID协议：USB HID是一种用于描述人机交互设备（如键盘、鼠标、触摸屏等）通讯协议的标准。通过USB HID协议，计算机可以与支持HID的设备进行通讯，获取设备所提供的数据。触摸屏作为一种HID设备，其驱动程序需要遵循USB HID协议与计算机进行通讯，接收和发送数据。

2. 触摸屏工作原理：触摸屏设备通过感应用户手指触摸位置并将其转换成电信号。常见的触摸屏技术包括电阻式触摸屏、电容式触摸屏、表面声波触摸屏等。不同类型的触摸屏有不同的工作原理，但它们都会将用户的触摸位置信息转换成数字信号，并通过USB接口传输给计算机。

基于以上原理，USB HID触摸屏驱动的实现需要完成以下步骤：

- 设备识别：计算机通过USB接口识别触摸屏设备，并加载相应的驱动程序。

- 数据通讯：驱动程序遵循USB HID协议与触摸屏设备进行数据通讯，获取触摸位置、手势等信息，并将其传输给操作系统。

- 数据处理：驱动程序接收到来自触摸屏设备的原始数据后，需要进行适当的处理，将其转换成操作系统能够理解的格式，如将触摸位置信息转换成鼠标移动事件或触摸手势事件。

- 与操作系统交互：驱动程序与操作系统进行交互，将处理后的触摸屏数据传递给操作系统，使得操作系统能够正确地响应触摸操作。

总的来说，USB HID触摸屏驱动的实现依赖于对USB HID协议的理解和遵循，以及对触摸屏设备工作原理的理解和数据处理能力。驱动程序需要负责与设备通讯、数据处理和操作系统交互等任务，以实现对触摸屏设备的控制和数据传输。

仪器仪表用户　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－１０４１．２０１０．０１．０３５　

基于ＷｉｎＣＥ的ＵＳＢ设备流接口驱动研究与实现　

潘磊磊，王勇　

（四川大学电子信息学院成都６１００６５）　

摘要：本文针对ＷｉｎＣＥ．ｎｅｔ下ＵＳＢ外围设备的驱动开发问题。介绍了　该平台下的ＵＳＢ总线系统结构和流接口驱动原理。并以具体实例讲述　了流接口驱动的实现过程。实验表明。该驱动实现了ＵＳＢ设备与操作　系统间的高效数据传输。且具有可靠性高。传输速度快等优点。　

关键字：ＷｉｎＣＥ．ｎｅｔ；ＵＳＢ：流接口驱动　中图分类号：ＴＰ３１６　文献标识码：Ｂ　

Ｏ　引言　

ＷｉｎＣＥ．ｎｅｔ是微软公司推出的一种３２位、多任务、多线程　

的嵌入式操作系统，能支持多种嵌入式、移动或多媒体系列产　品。ＵＳＢ总线因为其速度快，可靠性高、成本低、即插即用等特　

点，已成为重要的计算机接口总线之一，在嵌入式电子仪器中　

得到了广泛应用。但嵌入式硬件环境具有多样性，ＷｉｎＣＥ．ｎｅｔ　

对ＵＳＢ设备驱动开发也仅仅是提供了些底层支持，为此，开发　

出Ｗｎｃｅ．Ｎｅｔ下的ＵＳＢ驱动具有实际的意义和价值，本文对　

ＷｉｎＣＥ．ｎｅｔ下的ＵＳＢ驱动开发进行了研究，并实现了基于流接　

口模型的ＵＳＢ摄像头驱动。　

１　ＷｉｎＣＥ．ｎｅｔ下的ＵＳＢ系统结构　

图１所示的是ＷｉｎＣＥ．ｎｅｔ下ＵＳＢ系统结构　儿　，由图可　

以看出，ＵＳＢ系统软件由两层组成：上层为ＵＳＢ设备客户端驱　

动程序，下层为ＵＳＢ总线功能的实现，由操作系统提供，包括　

主机控制器驱动程序ＨＣＤ和ＵＳＢ驱动程序ＵＳＢＤ两部分，　

ＨＣＤ模块给ＵＳＢＤ模块提供最底层的支持，ＵＳＢＤ实现高层的　

接口函数。这样上层的客户端驱动程序并不是直接与硬件通　

信，而是必须利用下层的ＵＳＢ总线的功能实现层与设备建立　

连接，进行配置并进行各种功能控制。ＷｉｎＣＥ．ｎｅｔ按照ＵＳＢ总　

线的协议提供一些数据结构供开发人员使用，在底层ＨＣＤ和　

Ｌｉｎｕｘ下ＵＳＢ设备驱动程序设计　在现代生活中，由于ＵＳＢ接　口方便快捷，人们对ＵＳＢ设备的　依赖感也越来越强。许多操作系　统中也都包含了大量ＵＳＢ设备驱　动。Ｌｉｎｕｘ系统几乎支持各种各样　的ＵＳＢ设备，包括鼠标、键盘、　摄像头、游戏杆等各种各样的ＵＳＢ　设备。在主机控制器方面，Ｌｉｎｕｘ　内核不仅支持ＵＳＢ１．１协议的ＵＨＣＩ　与ＯＨＣＩ，还支持ＵＳＢ２．０协议的　ＥＨＣＩ。本文详细的描述了ＵＳＢ设　备的框架结构以及Ｌｉｎｕｘ系统下　的ＵＳＢ驱动的框架结构。　【关键词】ＵＳＢ设备驱动Ｌｉｎｕ￣　１　ＵＳＢ总线原理　ＵＳＢ协议是１９９４年底由康柏、ＩＢＭ、英　特尔等几家公司联合提出来的外部总线接口协　议。ＵＳＢ就是英文中Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ（通　用串行总线）的缩写。ＵＳＢ总线具有其他总　线所不具备的如：热插拔、数据传输可靠、扩　展方便、成本低等一系列特点，因此在嵌入式　系统中被广泛使用。　一个ＵＳＢ系统一般是由一个ＵＳＢ主机控　制器、一个或多个ＵＳＢ集线器和一个或多个　ＵＳＢ设备节点组成。ＵＳＢ系统的物理连接具　有层次性。ＵＳＢ总线连接ＵＳＢ设备和ＵＳＢ主　机，是一种星型拓扑结构。ＵＳＢ的拓扑结构　如图１所示。　在一个ＵＳＢ系统传输数据的过程中有　两个非常重要的概念，就是ＵＳＢ传输模式和　ＵＳＢ描述符。ＵＳＢ传输模式是指ＵＳＢ设备传　输数据的形式。ＵＳＢ设备支持四种传输模式：　控制传输模式、同步传输模式、中断传输模式　文／徐海林　和批量传输模式。控制传输模式是用来处理　ＵＳＢ主端口到ＵＳＢ从端口的数据传输，主要　是设备控制指令、设备查询状态指令和确认指　令。同步传输模式是指传输和时间关系密切的　信息所使用的一种传输方式，是一种周期的、　连续的单向传输方式。中断传输模式这类传输　模式主要用于传输非周期性的、自然发生的、　数据量很小的信息，这类数据传输的方向是从　设备到主机，适用于键盘、鼠标、操纵杆等设　备上。最后一种是批量传输模式，该模式适用　于大量的、对时间没有要求的数据传输，如Ｕ　盘或者移动硬盘等设备。　ＵＳＢ设备在逻辑上分为几个层次，分别　是设备层（Ｄｅｖｉｃｅ）、配置层（Ｃｏｎｆｉｇ）、接口层　ｆＩｎｔｅｒｆａｃｅ）、端点层（Ｅｎｄｐｏｉｎｔ）。各个层次都有　与之相对的描述符，分别是设备描述符、配置　描述符、接口描述符和端点描述符。　２　Ｌ　ｉ　ｎｕｘ下的ＵＳＢ驱动框架　ＵＳＢ设备的设备描述符在Ｌｉｎｕｘ系统中　用ｕｓｂ　ｄｅｖｉｃｅ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ结构体表示，它描述　了ＵＳＢ设备的一般信息。配置描述符用ｕｓｂ　ｃｏｎｆｉｇ　ｒｉＤｔ０ｒ结构体表示，它给出了ｄｅｓｃ　ＵＳＢ　设备的配置信息。接口驱动程序是在一个配置　内给出一个接口信息，它在Ｌｉｎｕｘ中由ｕｓｂ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ结构体表示。端口描述符　被主机用来决定每个端口的带宽需求，它在　Ｌｉｎｕｘ系统中由ｕｓｂ　ｅｎｄｐｏｉｎｔ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ结构体　表示。　编写一个ＵＳＢ驱动程序，是从ｕｓｂ　ｄｒｉｖｅｒ　结构体开始的。Ｌｉｎｕｘ中模块加载函数调用　ｕｓｂ＿ｒｅｇｉｓｔｅｒＯ和ｕｓｂｕｎｒｅｇｉｓｔｅｒ（）从而对ｕｓｂ—　ｄｒｉｖｅｒ结构体进行加载与卸载。如果某个设　备信息与该驱动中ｕｓｂ　ｄｅｖｉｃｅ　ｉｄ　ｕｓｂ　ｍｏｕｓｅ　ｉｄ　ｔａｂｌｅ结构体的信息相一致，则会调用ｕｓｂ　ｄｒｉｖｅｒ中探测成员函数ｐｒｏｂｅ（），将初始化ＵＳＢ　断点信息，并对设备做一些初始化工作，分配　ｕｒｂ结构体，准备数据传输。其ｕｒｂ处理大致　

USB设备的识别以及驱动安装问题

问题描述

USB设备的硬件ID简介以故障判断和驱动安装方法

解决方案

通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）是我们目前经常使用的计算机接口，可以连接的设备也是多种多样的，在日常咨询中难免遇到产品相关或其他第三方USB设备安装驱动的问题，对于此类问题，我们应该如何处理呢？

硬件ID是电脑中每个硬件的一个编号，固化在硬件的芯片里，所有设备都有此类编号。所有测试软件都有可能会出错，只有硬件ID是最可靠的，只要确认好INF文件中包含需要的硬件ID，就可以保证驱动是可以用的。

对于USB相关ID的简介

常见的USB硬件ID格式：USB\Vid_xxxx&Pid_yyyy&Rev_zzzz其中Vid表示硬件厂商信息，Pid表示产品编号，对于一般驱动安装我们需要核实Vid，Pid信息，其中Vid的厂商对照表已经更新到《驱动下载&软件安装汇总》（知识库编号：30118）中以便于查询。

比如ThinkPad鼠标设备ID如上图通过VID_04B3，在《驱动下载&软件安装汇总》中查询，结果IBM Corp.表示是IBM授权的设备。

另外，其中的HID表示的是人体学接口设备 (Human Interface Device, HID)，目前USB设备常见的的有人体学接口设备（Human Interface Device，HID）、通信设备类（Communication

Device Class，CDC）和大容量存储设备（Mass Storage Device，MSD）等几类设备，也可以从兼容ID中的Class字段来判断是什么类型的设备，如下图：

比如上图中的Class_03表示的就是HID设备，一般情况下典型代码为1，2，3，6，7，8，9，10，11，255。分别代表意思为1－audio：表示音频设备。2－communication device：通讯设备，如电话，modem等等。3－HID：人体学接口设备，如键盘，鼠标等。6－image图象设备，如扫描仪，摄像头等，有时数码相 机也可归到这一类。7－打印机类。如单向，双向打印机等。8－mass storage海量存储类。所有带有一定存储功能的都可以归到这一类。如数码相机大多数都归这一类。9－hub类。11－chip card/smart card。255－vendor specific.厂家的自定义类，主要用于一些特殊的设备。如接口转接卡等。但是由于在这不是一个规定，在驱动编写过程中只要不需要通过WHQL类型是可以任意填写的，也就是第三方设备可能发通过Class值判断器功能。