基于USB的应用程序的设计与研究

摘要

通用串行总线(USB-Universal Serial Bus)是计算机与外部设备连接的新型接口，相对于PC传统的串/并行接口，USB具有诸多优点如较高的数据传输率、即插即用、热插拔、易扩充和低成本等。
　　 随着USB2.0通用串行总线规范的发布，将USB的传输速度提高到480Mb/s后，USB的应用更加广泛，目前已经成为PC的标准接口了，而且应用USB接口的设备也越来越多。
　　 研究USB接口的通信协议，包括USB基本架构与总线结构，硬件规范，NRZI编码方式，控制传输、批量传输、中断传输以及等时传输四种USB数据传输方式，设备枚举及USB设备描述符等内容。
　　 本文另一个重点研究的内容是Windows XP操作系统内核模式下的WDM驱动程序。通过对其特点、关键概念、开发方法进行介绍后，将着重分析该模式下的USB驱动程序的架构。采用DriverStudio开发USB设备驱动程序是本文的一个特色，使用该工具构建USB设备驱动程序的方法和其中关键例程的实现都可以作为今后WDM驱动程序研究和开发的借鉴。
　　 上位机应用程序采用VC6.0开发工具，通过调用Win32API函数的打开设备CreateFile()、读/写设备WriteFile()/ReadFile()、I/O设备控制DeviceIOControl()及关闭设备CloseFile()等函数实现与基于USB接口的通信。
　　 本文对我们在研究和开发USB接口工作中的不足之处和需要改进的地方进行了总结，同时也展望了USB发展的美好前景。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1、研究背景与意义

1.2、本文所要的研究内容及主要工作

1.3、论文章节安排

第2章 USB协议介绍

2.1、USB概述

2.1.1、USB发展简史

2.1.2、USB优点

2.2、USB基本特性

2.2.1、USB在机械和电气方面的特性

2.2.2、USB的编码方式

2.2.3、USB系统的结构、分层

2.3、USB设备

2.3.1、USB设备状态

2.3.2、USB设备描述符

2.3.3、USB设备请求

2.3.4、USB设备枚举

2.4、USB总线传输协议

2.4.1、事务概述

2.4.2、USB字段格式

2.4.3、USB信息包

2.4.4、USB事务处理

第3章 USB设备驱动程序的设计

3.1 WDM驱动程序模型概述

3.1.1、Windows2000/XP操作系统概述

3.1.2、WDM驱动程序模型概述

3.2、WDM驱动程序的模型、分层与组成

3.2.1、WDM驱动程序的模型

3.2.2、WDM驱动程序的层次模型

3.2.3、WDM驱动程序的组成

3.3、WDM内核模式对象与驱动程序的实现

3.3.1、WDM内核模式对象

3.3.2、IRP数据结构

3.3.3、IRP基本操作

3.3.4、WDM驱动程序的实现

3.4、USB设备驱动程序的框架设计与实现

3.4.1、开发工具简介

3.4.2、开发环境设置

3.4.3、利用开发工具生成驱动程序框架

第4章 USB应用程序设计

4.1、驱动程序设计

4.1.1、驱动程序设计

4.1.2、安装驱动程序

4.2、应用程序设计

4.2.1、应用程序需要实现的功能说明

4.2.2、Visual C++中MFC介绍

4.2.3、应用程序与驱动程序的通信

4.2.4、应用程序功能实现

第5章 系统调试

5.1、基本功能调试

5.2、读取描述符测试

第6章 总结展望

6.1、本文课题研究总结

6.2、展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文