第四章Ａ／Ｄ数据采集及计算机接口设计即发现总线上的全部设备和检测设备何时被添加或删除。总线驱动程序为发现的设备创建一个物理设备对象（ＰＤＯ）。功能驱动程序知道如何控制设备的主要功能，它位于总线驱动程序的上面。功能驱动程序创建一个功能设备对象（ＦＤＯ），放在设备堆栈中。在ＵＳＢ情况下，功能驱动程序必须使用ＵＳＢ类驱动程序访问它的设备。各种类型的过滤程序可以插在设备堆栈中。对总线上的所有设备，总线过滤驱动程序被加在总线驱动程序之上；而对于一个特定类的所有功能驱动程序，添加类过滤驱动程序。设备驱动程序仅对特定的设备添加。上层的过滤驱动程序在功能驱动程序之上，而低层的驱动程序在功能驱动程序之下。用户的请求总是在设备栈的顶部进入。用户程序表示了一个它想访问的功能设备，Ｉ／Ｏ管理器保证它的全部请求都发送到设备栈的顶部，这样任何高层的过滤驱动程序或者是功能驱动程序首先得到处理这些请求的机会。驱动程序有一个主要的初始化入口点——ＤｒｉｖｅｒＥｎｔｒｙ（）函数，它有一个标准的函数原型。当驱动程序装入时，内核调用ＤｒｉｖｅｒＥｎｔｒｙ０函数，然后，内核会调用驱动程序中许多其它函数，这些函数称为回调（ＣＡＬＬＢＡＣＫ）函数。只要告诉内核该函数的名字，以后内核会在合适的环境下调用这个函数。驱动程序的ＤｒｉｖｅｒＥｎｔｒｙ０通常不创建任何设备，而是给内核提供各种回调铡程指针。在每次驱动程序要刨建，Ａ设备时，即插＆口用管理器调用驱动程序的ＡｄｄＤｅｖｉｃｅ０回调例程。所有分发例程的代码均相似。３．ＵＳＢ驱动程序ＵＳＢ驱动程序属于标准ＷＤＭ驱动程序，但它不直接与硬件对话。它也称客户驱动程序，仅靠创建ＵＲＢ（ＵＳＢＲｅｑｕｅｓｔＢｌｏｃｋ）并使用ＵＳＢ驱动程序接口（ＵＳＢＤＩ）将ＵＲＢ提交给总线驱动程序就可完成硬件操作。ＦｈＵＳＢＤ．ｓｙｓ接受ＵＲＢ，向ＵＳＢＤ的调用被转化为带有主功能代码为ＩＲＰＭＪＩＮＴＥＲＮＡＬＤＥＶＩＣＥＣＯＮＴＲＯＬ的ＩＲＰ。然后ＵＳＢＤ再调度总线时间，发出ＵＲＢ中指定的操作。ＵＳＢ驱动程序接口和ＵＳＢ驱动程序栈的结构如图４．１３所示。ＵＳＢＨＵＢ．ｓｙｓ是ＵＳＢ根集线器驱动程序，当ＵＳＢＤ．ｓｙｓ枚举每个ＵＳＢ主机控制器中的根结点集线器时被加载。ＵＳＢＤ．ｓｙｓ是ＵＳＢ类驱动程序，使用ＵＨＣＤ．ｓｙｓ访问通用主机控制器接口设备，或使用０ｐｅｎＨＣＩ．ｓｙｓ访问开放式主机控制器接口设备。ＵＨＣＤ．ｓｙｓ和ＯｐｅｎＨＣＩ．ｓｙｓ是ＵＳＢ主机控制器驱动程序。其中，ＵＨＣＤ．ｓｙｓ是通用主机控制器（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＨｏｓｔＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＤｒｉｖｅｒ）驱动程序，第四章Ａ／Ｄ数据采集及计算机接口设计ＯｐｅｎＨＣＩ．ｓｙｓ是开放主机控制器接口（Ｏｐｅｎ动程序。ＨｏｓｔＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ）驱另外，ＨＩＤＣＬＡＳＳ．ｓｙｓ是人机接口设备（ＨｕｍａｎＩｎｔｅｒｆａｃｅＤｅｖｉｃｅ）的类驱动程序，接收和发送迷你驱动程序（Ｍｉｎｉｄｒｉｖｅｒ）的ＨＩＤ报告。ＨＩＤＵＳＢ．ｓｙｓ是ＨＩＤ设备驱动程序，通过ＵＳＢ总线接收和发送ＨＩＤ报告，ＰＣＩＥｎｕｍｅｒａｔｏｒ是ＰＣＩ枚举器，当检测到ｕｓＢ总线时，它负责加载ＵＳＢ栈驱动程序组件。ＢＵＬＫＵＳＢ．ｓｙｓ代表用户真正需要编写的ＵＳＢ设备驱动程序，或其它的设备驱动程序。ＵＳＢ驱动程序接口亚亟巫］［巫画ＵＳＢＤ．ＳＹＳＰＣＩＥｎｕｍｅｒａｔｏｒＵＳＢＢｕｓＵＳＢ驱动程序栈图４—１３ＵＳＢ驱动程序接口和ＵＳＢ驱动程序栈结构４．ＩＲＰ处理ＩＲＰ（Ｉ／ＯＲｅｑｕｅｓｔＰａｃｋａｇｅ）是驱动程序操作的核心，它是一个预先定义的数据结构，带有一组对它进行操作的Ｉ／Ｏ管理器例程。Ｉ／Ｏ管理器接收一个Ｉ／Ｏ请求，然后再把它传递到合适的驱动程序栈中的最高驱动程序之前，分配并初始化一个ＩＲＰ。一个ＩＲＰ有一个固定的头部和可变数目的ＩＲＰ栈单元。每个Ｉ，０请求有一个主功能代码，并可能有次功能代码。常用的Ｗｉｎ３２函数及其对应的ＩＲＰ如表４—３所示。表４－３常用的分发例程Ｗｉｎ３２函数ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅＣｌｏｓｅＨａｎｄｌｅＲｅａｄＦｉ１ｅＷｒｉｔｅＥｉ１ｅＤｅｖｉｃｅＩｏＣｏｎｔｒｏｌＩＲＰＩＲＰ主功能代码ＩＲＰ—ＭＪ—ＣＲＥＡＴＥＩＲＰ＿ＭＪ—ＣＬＯＳＥＩＲＰ＿ＭＪ—ＲＥＡＤ驱动程序例程的基名称ＣｒｅａｔｅＣ１０ｓｅＲｅａｄＷｒｉｔｅＤｅｖｉｃｅＣｏｎｔｒｏｌＩＲＰ』Ｊ—ＷＲＩＴＥＭＪ—ＤＥＶＩＣＥＣＯＮＴＲＯＬ一个驱动程序不必处理所有的ＩＲＰ，但至少应该处理“创建”和“关闭”第四章Ａ／Ｄ数据采集及计算机接口设计着两个ＩＲＰ。５．ＵＳＢ驱动程序接口的ＩＯＣＴＬＵＳＢ总线类驱动程序主要通过表４．４中所示的ＵＳＢ驱动程序接口（ＵＳＢＤＩ）的内部ＩＯＣＴＬ来使用。它们都是内部ＩＯＣＴＬ，所以只能用于内核的调用（如设备驱动程序），不能用于用户态应用程序。这些内部ＩＯＣＴＬ实际上是利用Ｗｉｎｄｏｗｓ系统提供的ＩＣＯ＿ＣＯＤＥ宏而由驱动程序开发人员新定义的Ｉ／Ｏ控制代码。表４－４ＵＳＢ驱动程序接口的ＩＯＣＴＬ内部１０ＣＴＬ说明用于发送ＵＲＢ（ＵＳＢ等待结果ＲｅｑｕｅｓｔＩＯＣＴＬ——ＩＮＴＥＲＮＡＬ＿ＵＳＢ——ＳＵＢｉｄＩＴ—Ｕ—ＲＢＩＯＣＴＬ—．ＩＮＴＥＲＮＡＬ——ＵＳＢ＿ＲＥＳＥＴ——ＰＯＲＴＢｌｏｃｋ），并停止复位并重新启动一个端口模拟一个集线器端口上出现的接入／拆除操作集线器驱动程序内部使用集线器驱动程序内部使用请求集线器重新启用一个被禁用的端口返回当前端口状态：ＵＳＢＤ—ＰＯＲＴ＿ＥＮＡＢＬＥＤＵＳＢＤ—ＰＯＲＴ－ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ１０ＣＴＬ—．ＩＮＴＥＲＮＡＬ＿ＵＳＢ——ＣＹＣＬＥ—．ＰＯＲＴＩＯＣＴＬ——ＩＮＴＥＲＮＡＬ—．ＵＳＢ．．ＧＥＴ——Ｒ００ＴＩＩＵＢ——ＰＤ０ＩＯＣＴＬ—．ＩＮＴＥＲＮＡＬ——ＵＳＢ＿ＧＥＴ—．ＨＵＢ＿ＣＯＵＮＴｚ。ｃ孔一?ＮＴＥＲＮＡＬ－Ｕ邬一ｅｗｎｅ比一ｒ。ｎｔＩｏｃＴＬ—ＩＮＴＥＲＮＡＬ－ＵＳＢ＿ＧＥＴ＿ＰｏＲＴＳＴＡＴｕｓ６．设备驱动程序的开发在Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统下，根据不同的情况以及用户对驱动程序功能的不同需求，可以选择不同的开发工具。通常有以下两种不同的选择。一种是使用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ公司的ＤＤＫ（ＤｅｖｉｃｅＷｉｎｄｏｗｓ９８Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ２０００Ｋｉｔ），包括Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００ＤＤＫ和ＤＤＫ。其中，Ｗｉｎｄｏｗｓ９８ＤＤＫ只能开发基于Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００的驱动程序，而ＷｉｎｄｏｗｓＤＤＫ只能开发基于Ｗｉｎｄｏｗｓ９８的驱动程序。ＤＤＫ提供了创建ＷＤＭ驱动程序的开发环境，包括特点驱动程序的头文件、库函数、源代码、各种工具和文档，以及范例代码和函数说明等。选择ＤＤＫ开发驱动程序属于从低层开发做起，必须自行编写所有的功能代码，对编写者的知识要求比较高。另一种就是选择驱动程序的辅助开发工具，如ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ、Ｗｉｎｄｒｉｖｅｒ、ＢＳＵ＿求请备设第四章Ａ仍数据采集及计算机接口设计Ｖｔｏｏｌｓｄ等。这些开发工具可根据用户的需求为用户自动生成一个定做的驱动程序。用户只需在生成驱动程序之前，在向导框中按照提示输入自己的需求，并对生成的驱动程序稍加改动即可，无需了解确定程序内部与操作系统内核的工作过程，适于开发驱动程序的初学者。由于ＣＹＰＲＥＳＳ公司为其ＵＳＢ控制芯片提供了基于ＤＤＫ方式开发的通用驱动程序，我们可以对其加以修改使用。７．对ＥＺ－ＵＳＢ通用驱动程序的修改ＣＹＰＲＥＳＳ公司提供的ＥＺＵＳＢ通用驱动程序（ＥＺ基于ＥＺＵＳＢＧＰＤ）是用来和外设接口的通用设备驱动程序。驱动程序提供公共ＵＳＢＵＳＢＣｏｎｔｒｏｌ和数据传输的用户态接口。除帮助设备和软件的开发者，配合ＥＺＰａｎｅｌｉ鲤！ｌ试其设备执行标准、ＵＳＢ设备请求和数据传输能力之外，更重要的是为ＵＳＢ设备开发者提供例程。以通用驱动程序为起点，通过使用ＷＤＭＤＤＫ修改其源程序代码并编译，可以创建一个用户驱动程序。ＥｚＵＳＢＧＰＤ是一个核心模式设备驱动，能够在一个时刻和单一设备接口通讯，可以选择设备的任何接口的备选设置，但不能在多接口设备上同时和多个接口通讯。支持多接口设备将要使用驱动的多实例来处理。在枚举阶段，ＥＺ—ＵＳＢＧＰＤ将会选择接口０的备选设置０。我们对ＧＰＤ的修改主要集中在缓冲区大小、ＶＩＤ、ＰＩＤ设置等方面。在用户态应用程序中，可以使用ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅＯ和ＤｅｖｉｃｅｌｏＣｏｎｔｒｏｌ０等函数完成对端口的访问。８．固件下载驱动程序如上所述，ＣＹ７Ｃ６８０１３芯片的一个独特之处就是可以通过从主机方下载固件程序和再枚举的方式动态改变设备的设置，该方式需要主机有相应的固件下载驱动程序【２６１。ＣＹＰＲＥＳＳ公司提供相关的例程及说明文件以便生成所需的固件下载驱动程序，步骤如下：（１）首先为固件下载驱动程序选择ＰＩＤ和ＶＩＤ，注意不能与ＵＳＢ设备的ＰＩＤ相同；（２）根据例程ｅｚｌｏａｄｅｒ修改相关程序代码：（３）使用ＤＤＫ中Ｂｕｉｌｄ＿ｃ命令建立确定程序的．ｓｙｓ文件；（４）使用提供的Ｈｅｘ２Ｃ程序将固件程序由．ｈｅｘ文件转为．ｃ文件，并以此修第四章Ａ／Ｄ数据采集及计算机接口设计改ｆｉｒｍｗａｒｅ．ｃ文件，然后按步骤（３）重新建立驱动程序文件；（５）修改相关的．ｉｎｆ文件。９．ＩＮＦ文件的编写所有的ＵＳＢ设备在设备描述符中都有一个厂商ＩＤ（ＶＩＤ，ＶｅｎｄｏｒＩＤ）和产品ＩＤ（ＰＩＤ，ＰｒｏｄｕｃｔＩＤ）来Ｗｉｎｄｏｗｓ报告。Ｗｉｎｄｏｗｓ使用ＶＩＤ和ＰＩＤ寻找匹配的设备驱动程序。ＩＮＦ文件就是连接ＶＩＤ和ＰＩＤ和指定的驱动程序的连接，以便当Ｗｉｎｄｏｗｓ检测到它时能辨认出外设。４．４．８应用程序设计主机方应用程序主要用于访问ＵＳＢ设备，实现数据采集，主要使用以下几个ＡＰＩ函数对设备进行操作：ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅ（）：用于创建或打开一个ＵＳＢ设备并返回设备句柄；ＤｅｖｉｃｅＩｏＣｏｎＨｏｌ（）：用于向设备驱动程（开始）０ｌ打开设备驱动上ｌ发读数控制命令上读取数据序发送控制代码，应用程序主要使用此函数实现对设备的操作；ＲｅａｄＦｉｌｅ（）：用于从设备方读数据到内存：Ｃ刃图４－１４ＵＳＢ接口数据采集流程图ＷｒｉｔｅＦｉｌｅ（１：用于将内存中数据发送给设备：ＣｌｏｓｅＨａｎｄｌｅ０：用于关闭设备旬柄。数据采集流程如图４－１４所示。数据采集程序代码片断如下：＃ｉｎｃｌｕｄｅ”ｄｅｖｉｏｃｔｌ．ｈ”＃ｉｎｃｌｕｄｅ”ｙｈｕｓｂｓｙｓ．ｈ”＃ｉｎｃｌｕｄｅ”ｗｉｎｂａｓｅ．ｈ”＃ｉｎｃｌｕｄｅ”ｗｉｎｄｏｗｓ．ｈ”ＢＯＯＬＥＡＮＯｐｅｎＤｒｉｖｅｒ（ＨＡＮＤＬＥ＋ｐｈＤｒｉｖｅｒ，ＣＳｔｒｉｎｇｄｅｖｎａｍｅ）（ＳＥＣＵＲＩＴＹ—ＡＴＴＲＩＢＵＴＥＳｓｅｃｕｒｉｔｙ；ｓｅｃｕｒｉｔｙ．ｎＬｅｎｇｔｈ＝ｓｊｚｅｏｆ（ｓｃｃｕｒｉｔｙ）；ｓｅｃｕｒｉｔｙ．ＩｐｓｅｃｕｒＩｔｙＤｅｓｃｒｉｐｔｏｒ＝ＮＵＬＬ；／／设置非继承属性
高速线阵CCD图像数据采集系统的研究
