wince下USB总线驱动分析
关于USB网上有很多现成的资料，我这里对其中一些基本资料进行了下总结。
i.USB的优点
（1）使用简单。支持热插拔。
（2）应用范围广。USB系统数据报文附加信息少，带宽利用率高，可同时支持同步传输和异步传输两种方式。
（3）较强的纠错能力。USB系统可实时地管理设备插拔。在USB协议中包含了传输错误管理、错误恢复等功能，同时根据不同的传输类型来处理传输错误。
（4）总线供电。USB总线可为连接在其上的设备提供5V电压、100mA电流的供电，最大可提供500mA的电流。USB设备也可采用自供电方式。
（5）低成本。USB接口电路简单，易于实现，特别是低速设备。USB系统接口/电缆也比较简单，成本比串口/并口低。
2. USB硬件结构
USB采用四线电缆，其中两根用来传送数据的串行通道，另两根为下行设备提供电源。USB是基于令牌的总线。类似于令牌环网络或FDDI基于令牌的总线。USB主控制器广播令牌，总线上设备检测令牌中的地址是否与自身相符，通过接收或发送数据给主机来响应。USB通过支持悬挂（suspend）/恢复（resume）操作来管理USB总线电源。USB系统采用级联星型拓扑，该拓扑由三个基本部分组成：主机（Host)，集线器（Hub)和功能设备。
3.USB设备的传输类型
1）控制传输（control transfer）
控制传输发送设备请求信息，主要用于读取设备配置信息及设备状态、设置设备地址，设置设备属性、发送控制命令等功能。全速设备每次控制传输的最大有效负荷可为64个字节，而低速设备每次控制传输的最大有效负荷仅为8个字节。
2）同步传输（isochronous transfer）
同步传输仅适用于全速/高速设备。同步传输每毫秒进行一次传输，有较大的带宽，常用于语音设备。同步传输每次传输的最大有效负荷可为1023个字节。
3）中断传输（interrupt transfer）
中断传输用于支持数据量少的周期性传输需求。全速设备的中断传输周期可为1~255ms，而低速设备的中断传输周期为10~255ms。全速设备每次中断传输的最大有效负荷可为64个字节，而低速设备每次中断传输的最大有效负荷仅为8个字节。
4）块数据传输（bulk transfer）
块数据传输是非周期性的数据传输，仅全速/高速设备支持块数据传输，同时，当且仅当总线带宽有效时才进行块数据传输。块数据传输每次数据传输的最大有效负荷可为64个字节。
4.USB设备的软件设计USB设备的软件设计主要包括两个部分：
USB 设备端的单片机软件：主要完成USB协议的处理与数据交换。
PC端的程序：由USB通信程序和用户服务程序两部分组成。其中用户服务程序是通过USB通信程序与系统USBDI进行通信的。
对USB设备软件的调试基本上分为以下三个步骤：
1.借助PC端的调试软件，将外设端的USB协议调通
2.用调试好的USB外设接口来开发、调试PC端软件
3. 加上USB外设的其他用户程序，对整个系统进行系统调试
5.Wince6.0下USB系统的组成
下图展示了WINCE6.0下的USB系统结构。
USB系统软件由两层组成：较高的USB设备驱动层和较低的有wince实现的USB函数层。
USB系统结构中中间的一层则是由较高的通用串行总线驱动程序USBD模块和较低的控制器驱动程序HCD模块组成。HCD模块给USBD模块提供底层的支持，USBD模块实现高层的USBD接口函数。USB设备驱动程序使用USBD提供的接口函数和外围设备进行通信。
6.wince6.0下USB设备驱动程序的编写
wince6.0下，USB驱动程序的编写可以采取以下三种方式：
使用USBD模块提供的函数操作USB设备
使用流接口函数
使用现有的WINCE传输函数
其中USBD的传输函数有：
AbortTransfer
CloseTransfer
GetIsochResults
IssuBulkTransfer
IssueControlTransfer
IssueIsochTransfer
IssueInterruptTransfer
IsTransferComplete
IssueVendorTransfer
USBD和USB设备建立通信管道的函数：
AbortPipeTransfer
ClosePipe
IsDefaultPipeHalted
OpenPipe
ResetDefaultPipe
ResetPipe
USB针对在总线上的数据打包函数有：
GetFrameLength
GetFrameNumber
ReleaseFrameLengthControl
SetFrameLength
TakeFrameLengthControl
USBD与USB设备进行交互的函数主要有：
FindInterface
GetDeviceInfo
GetUSBDVersion
LoadGenericIntefaceDrive
OpenClientRegistryKey
RegisterClientDriverId
RegisterClientSettings
RegisterNotificationRoutine
TranslateStringDescr
UnRegisterNotificationRoutine
所有USB设备驱动程序必须在它们的Dll库中呈现一定的入口点从而与USBD模块进行适当的交互。在wince6.0下要求USB设备驱动所必须提供的入口点为：
USBDeviceAttach
USBInstallDriver
USBUninstallDriver
其中USBDeviceAttach的功能是，当USB设备连接到计算机上时，USBD莫奎就会调用此函数，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，并且申请必须的资源。该函数的原型为：
bool USBDeviceAttach(USB_HANDLE hDevice,
LPCUSB_FUNCS lpUsbFuncs,
LPCUSB_INTERFACE lpInterface,
LPCWSTR szUniqueDriverId,
LPBOOL fAcceptControl,
LPCUSB_DRIVER_SETTINGS lpDriverSettings,
DWORD dwUnused)；
下面给出USB驱动开发注册表键的一些设置：
WinCE下所有的驱动都是以DLL的形式，被device.exe进程加载的，所以每个驱动程序中都要实现DllEntry函数。
在注册表的HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\LoadClients\键下保存了USB Host的驱动程序信息。当我们第一次插入USB设备时。因为不存在这样的信息，所以系统会弹出一个“
BOOL USBInstallDriver(LPCWSTR szDriverLibFile);
其中szDriverLibFile就是输入的DLL文件名称。返回TRUE表示注册成功。
在向注册表注册USB Host信息时，不能使用普通的注册表函数，只能使用USBD提供的注册函数。
BOOL RegisterClientDriverID(LPCWSTR szUniqueDriverId);
BOOL RegisterClientSettings(LPCWSTR szDriverLibFile, LPCWSTR szUniqueDriverId, LPCWSTR erved, LPCUSB_DRIVER_SETTINGS lpDriverSettings);
这两个函数在USBD.DLL中，可以通过动态方式调用，也可以通过静态方式调用。
动态方式如下：
HINSTANCE hInst = LoadLibrary(L"USBD.DLL");
if(hInst) {
LPREGISTER_CLIENT_DRIVER_ID lpRegisterClientId =
(LPREGISTER_CLIENT_DRIVER_ID)GetProcAddress(
hInst,
L"RegisterClientDriverID");
if(!lpRegisterClientId)
return FALSE;
LPREGISTER_CLIENT_SETTINGS lpRegisterClientSetting =
(LPREGISTER_CLIENT_SETTINGS)GetProcAddress(
hInst,
L"RegisterClientSettings");
if(!lpRegisterClientSetting)
return FALSE;
else
return FALSE;
此后，就可以通过lpRegisterClientId和lpRegisterClientSetting函数指针调用这些函数，最后记得要FreeLibrary。
静态方式：
在.cpp源文件中加入
#pragma comment(lib,"usbd.lib")
并在source文件的TARGETLIBS变量中加入$(_SYSGENOAKROOT)\lib\$(_CPUINDPATH)\usbd.lib
如此一来，就可以直接使用这两个函数了。
该函数注册USB Host驱动程序的ID。
2) BOOL RegisterClientSettings(LPCWSTR szDriverLibFile, LPCWSTR szUniqueDriverId, LPCWSTR erved, LPCUSB_DRIVER_SETTINGS lpDriverSettings)
该函数负责注册驱动程序的信息。
szDriverLibFile 设置为USBInstallDriver函数传入的DLL驱动程序名称。
szUniqueDriverId 设置为调用RegisterClientDriverID注册的驱动程序ID。
erved 设置为NULL
lpDriverSettings 该参数是一个USB_DRIVER_SETTINGS结构体。其声明如下：
typedef struct {
DWORD dwCount;
DWORD dwVendorId;
DWORD dwProductId;
DWORD dwReleaseNumber;
DWORD dwDeviceClass;
DWORD dwDeviceSubClass;
DWORD dwDeviceProtocol;
DWORD dwInterfaceClass;
DWORD dwInterfaceSubClass;
DWORD dwInterfaceProtocol;
} USB_DRIVER_SETTINGS;
Count为结构体大小，其他项对应USB描述符。
其中除Count外的各字段，如果不设置具体的值，可以设置为USB_NO_INFO。
这个结构体中的信息讲反应到注册表的HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\LoadClients\键下，用于在USB设备插入时，查找USB驱动。下面以一个例子说明：
BOOL USBInstallDriver(LPCWSTR szDriverLibFile)
{
RETAILMSG(1,(TEXT("USBInstallDriver\r\n")));
RETAILMSG(1,(TEXT("USBInstallDriver:%s\r\n"), szDriverLibFile));
BOOL fRet = FALSE;
USB_DRIVER_SETTINGS DriverSettings;
DriverSettings.dwCount = sizeof(DriverSettings);
DriverSettings.dwVendorId = 0x10C4;
DriverSettings.dwProductId = 0x0003;
DriverSettings.dwReleaseNumber = USB_NO_INFO;
DriverSettings.dwDeviceClass = USB_NO_INFO;
DriverSettings.dwDeviceSubClass = USB_NO_INFO;
DriverSettings.dwDeviceProtocol = USB_NO_INFO;
DriverSettings.dwInterfaceClass = 0;
DriverSettings.dwInterfaceSubClass = 0;
DriverSettings.dwInterfaceProtocol = 0;
fRet = RegisterClientDriverID(L"USBTest");
if (fRet) {
fRet = RegisterClientSettings(
szDriverLibFile,
L"USBTest",
NULL,
&DriverSettings);
if(!fRet)
RETAILMSG(1,(TEXT("RegisterClientSettings error\r\n")));
} else
RETAILMSG(1,(TEXT("RegisterClientDriverID error\r\n")));
}
在WinCE中，将设置信息分为了三组，每组3个值，
第一组：
dwVendorId、dwProductId、dwReleaseNumber
第二组：
dwDeviceClass、dwDeviceSubClass、dwDeviceProtocol
第三组：
dwInterfaceClass、dwInterfaceSubClass、dwInterfaceProtocol
如果注册成功，将会在HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\LoadClients\键下出现 “第一组\第二组\第三组\注册ID\DLL”这样的建，键值为DLL驱动名称。其中每组又是由三个值中间加下划线组成。如果有一个值设置为 USB_NO_INFO，则键名不包括该值。如果整个组中每个值都设置成USB_NO_INFO，则键名为Default。
据上面的例子，在我的系统下，将会生成如下键名：
HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\LoadClients\4292_3\Default\0_0_0\USBTest\DLL = "MyUSBTest" (我的驱动程序为MyUSBTest.dll)
当用户插入USB设备时，它会读取USB设备的描述符，根据描述符中的值在注册表中查找驱动程序名称。
现在假设，我们要WinCE只支持USB键盘，另外我们自己实现一个USB鼠标驱动程序。如果不加注意，我们的USB鼠标驱动程序将不能被调用。原因正是在于这个查找USB设备驱动的过程。WINCE提供的USBHID驱动程序的注册表信息是
HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\LoadClients\Default\Default\3\Hid_Class\DLL = "USBHID.DLL"
其中第三组信息只使用了dwInterfaceClass，而USB键盘和USB鼠标只有dwInterfaceProtocol不同。所以，一个3概括 了所有的HID，当我们的USB鼠标插入系统后，将会调用USBHID.DLL驱动程序处理，但是它只包括键盘的驱动，没有鼠标的驱动，所以鼠标不能使用。要想使得自定义的USB鼠标可以使用，则将第三组的值都设置上，如下：
HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\LoadClients\Default\Default\3_1_1\Hid_Class\DLL = "USBHID.DLL"
如此一来，当值为3_1_2的鼠标插入后，因为找不到对应的键值，将提示要求我们输入USB鼠标的驱动。
