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详解WinCE下USB Host驱动开发

jackyhwei 发布于 2010-09-13 15:57 点击:次 
WinCE下USB Host驱动开发: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。
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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“未能识别的USB设备”的对话框,要求用户输入驱动程序的名称。该名称就是USB Host驱动DLL的文件名。在输入了名称后,系统会自动调用该DLL的USBInstallDriver函数。该函数负责向注册表添加USB Host驱动的信息,以便再次插入设备时,能够识别该USB设备。其原型如下:

    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。
1) BOOL RegisterClientDriverID(LPCWSTR szUniqueDriverId)
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")));
return fRet;
}

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。


当用户需要卸载USB Host设备驱动时,将会调用USBUnInstallDriver函数
BOOL USBUnInstallDriver();
    它与USBInstallDriver类似,不过是调用如下两个函数
UnRegisterClientSettings
    BOOL UnRegisterClientSettings(LPCWSTR szUniqueDriverId, LPCWSTR szReserved, LPCUSB_DRIVER_SETTINGS lpDriverSettings);
    BOOL UnRegisterClientDriverID(LPCWSTR szUniqueDriverId);
    其中szUniqueDriverId是注册时,使用的ID,szReserved保留,故设置为NULL,lpDriverSettings则是驱动程序设置信息。

例程如下:
BOOL USBUnInstallDriver()
{
RETAILMSG(1,(TEXT("USBUninstallDriver\r\n")));
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 = UnRegisterClientSettings(L"USBTest", NULL, &DriverSettings);
if(fRet) {
fRet = UnRegisterClientDriverID(L"USBTest");
if(!fRet)
   RETAILMSG(1,(TEXT("UnRegisterClientDriverID error\r\n")));
} else
RETAILMSG(1,(TEXT("UnRegisterClientSettings error\r\n")));
return fRet;
}
    其中DriverSettings必须与USBInstallDriver的DriverSettings一致。
    回到原来的流程,WinCE注册表中已经包含了驱动信息,WinCE系统自动查找注册表,在找到设备对应键值的DLL后,将会调用该DLL的USBDeviceAttach函数。
BOOL USBDeviceAttach(
USB_HANDLE hDevice,
LPCUSB_FUNCS lpUsbFuncs,
LPCUSB_INTERFACE lpInterface,
LPCWSTR szUniqueDriverId,
LPBOOL fAcceptControl,
DWORD dwUnused)
    hDevice 设备句柄,操作USB设备时,需要使用该句柄
    lpUsbFuncs 指向一个包含各种USB操作的函数指针
    lpInterface USB接口信息,这里需要注意的是,如果在DriverSettings里dwInterfaceClass、dwInterfaceSubClass、dwInterfaceProtocol设置为USB_NO_INFO,则该指针为NULL
    szUniqueDriverId 注册设备ID
    fAcceptControl 该值被赋值为TRUE,表示该驱动能操作该设备。如果不能操作该设备,则“未能识别的USB设备”对话框会再次出现,要求用户输入驱动程序名称
    dwUnused 未使用

    在该函数内,主要是做一些检查,判断是否能驱动设备,还有就是注册USB事件通知回调函数,以及激活流驱动。对于检查部分,这里不再详细说明。

    首先,介绍一下激活流驱动。
    流驱动为应用程序提供了一个访问设备的接口,利用该接口可以像访问文件一样访问设备。USB设备同样可以使用该接口来为应用程序提供支持。在注册表的
HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\BuiltIn键下,保存了各种WinCE内建流驱动程序的入口。这些驱动通过device.exe在系统启动时被激活。像USB这样的设备,只有插入时,才存在流
驱动接口,所以我们需要手动激活流驱动。激活流驱动的函数是:

    HANDLE ActivateDevice(LPCWSTR lpszDevKey, DWORD dwClientInfo);
lpszDevKey 字符串指明了流驱动所在注册表的键。获悉流驱动的人都知道,流驱动在注册表中必须包含两个键Prefix和Dll。

    流驱动中所有接口函数都有类似XXX_的前缀,而这个Prefix则指明XXX对应的字符串,如Prefix为COM,则流驱动包含如COM_Open、COM_Close、COM_Write、COM_Read这样接口函数。Dll则说明了这些函数所在的动态链接库。

在我的例子中存在如下的注册表键:
[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\ClientDrivers\USBTest]
   "Prefix"="TST"
   "Dll"="MyUSBTest.dll"
    通过dwClientInfo,可以把参数间接传给驱动的XXX_init。我们可以把hDevice、lpUsbFuncs、lpInterface这样信息放置在一个结构体中,通过该函数传递给流驱动使用。
USB通知回调函数,可以用来判断各种USB事件的发生,如USB拔出。当发生事件后,系统会根据注册的回调函数做相应的处理,在USB设备拔出后,所要做的事情,就是卸载流驱动,并释放占用的各种资源。

    注册回调函数是一个包含在lpUsbFuncs中的函数指针:
LPUN_REGISTER_NOTIFICATION_ROUTINE lpUnRegisterNotificationRoutine

该函数的声明如下:
typedef BOOL (* LPREGISTER_NOTIFICATION_ROUTINE)(
USB_HANDLE hDevice,
LPDEVICE_NOTIFY_ROUTINE lpNotifyRoutine,
LPVOID lpvNotifyParameter
);
hDevice 设备句柄
lpNotifyRoutine 回调函数
lpvNotifyParameter 传递给回调函数的参数
在回调函数中卸载流驱动使用
BOOL DeactivateDevice(HANDLE hDevice);
其中,hDevice 传入ActivateDevice时返回的句柄。
下面是具体的示例:
typedef struct {
DWORD dwSize;
USB_HANDLE hDevice,
LPCUSB_FUNCS lpUsbFuncs,
LPCUSB_INTERFACE lpInterface,
HANDLE hStreamDevice;
} TESTUSBINFO, PTESTUSBINFO;
//回调函数
extern "C" BOOL USBDeviceNotifications(
LPVOID lpvNotifyParameter,
DWORD dwCode,
LPDWORD *dwInfo1,
LPDWORD *dwInfo2,
LPDWORD *dwInfo3,
LPDWORD *dwInfo4)
{
if (dwCode == USB_CLOSE_DEVICE) {
PTESTUSBINFO pDrv = (PDRVCONTEXT) lpvNotifyParameter;
DeactivateDevice(pDrv->hStreamDevice); //卸载流驱动
LocalFree(pDrv); //释放资源
}
RETAILMSG(1,(TEXT("Free Driver Resources!\r\n")));
return TRUE;
}
BOOL USBDeviceAttach(
USB_HANDLE hDevice,
LPCUSB_FUNCS lpUsbFuncs,
LPCUSB_INTERFACE lpInterface,
LPCWSTR szUniqueDriverId,
LPBOOL fAcceptControl,
DWORD dwUnused)
{
RETAILMSG(1,(TEXT("USBDeviceAttach\r\n")));
*fAcceptControl = FALSE;
//显示USB设备的一些信息
if(lpInterface != NULL) {
RETAILMSG(1,(TEXT("usbserialhost: 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));
RETAILMSG(1,(TEXT("Endpoint 1:%u\r\n"),
   lpInterface->lpEndpoints[0].Descriptor.bmAttributes));
RETAILMSG(1,(TEXT("Endpoint 2:%u\r\n"),
   lpInterface->lpEndpoints[1].Descriptor.bmAttributes));
RETAILMSG(1,(TEXT("Endpoint 3:%u\r\n"),
   lpInterface->lpEndpoints[2].Descriptor.bmAttributes));
}
LPCUSB_DEVICE lpUsbDev = (lpUsbFuncs->lpGetDeviceInfo)(hDevice);
if(!lpUsbDev)
{
RETAILMSG(1,(TEXT("Unable to get USB device!\r\n")));
return FALSE;
}
//保存必要的信息供驱动程序其他部分使用
PTESTUSBINFO pDrv = (PTESTUSBINFO)LocalAlloc (LPTR, sizeof (PTESTUSBINFO));
pDrv->dwSize = sizeof (DRVCONTEXT);
pDrv->hDevice = hDevice;
pDrv->lpUsbFuncs = lpUsbFuncs;
pDrv->lpInterface = lpInterface;
//激活流驱动
pDrv->hStreamDevice = ActivateDevice (L"Drivers\\USB\\ClientDrivers\\USBTest", (DWORD)pDrv);
if (pDrv->hStreamDevice) {
//注册回调函数
(*lpUsbFuncs->lpRegisterNotificationRoutine)(
   hDevice,
   USBDeviceNotifications,
   pDrv);
} else {
RETAILMSG(1, (TEXT("Can't activate stream device! rc=%d\r\n"), GetLastError()));
LocalFree(pDrv);
return FALSE;
}
//驱动可以操作该设备
*fAcceptControl = TRUE;
return TRUE;
}

    至此,USB Host端设备驱动程序所必须实现的功能都已经实现。并且和流驱动相连接。应用程序已经可以使用流驱动的接口来操作USB设备了。

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(USB协议),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。

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

 

(zj41342626)
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