张建新

     来源：《电子技术应用》

     摘要：分析了windows2000下usb客户程序的框架，并就如何开发windows2000下usb接口的ic卡读写装置客户程序进行了阐述。

     关键词：usb总线

     客户程序 ic卡 windows2000

     ic卡是高科技的产物，它广泛用于银行、电信、交通运输、小区管理、校园管理等领域，体现了它的巨大优越性。作者在开发一个ic卡机房收费系统时遇到了新问题，那就是当计算机和ic卡装置通信的时候，如果采用传统的串行通信方式固然可行，但供电必须休用单独的外置电源，这样加大了读卡装置的体积。通过翻阅资料发现usb接口可以输出5v电压、500ma的电流，能满足ic卡装置对电源的要求。另外，usb接口和windows2000操作系统能良好地融合，支持即插即用和电源管理的新特性，使得其与主机的相连日趋简单和轻松。因此决定开发usb接口的ic卡读写装置，一方面可以解决供电问题，使读写装置使用方便；另一方面也可以满足其它方面的性能需求。

     usb需要主机硬件、操作系统和外部设备三个方面的支持才能工作。目前主板一般都有支持usb功能的控制芯片张和usb接口插座。微软win9x操作系统以及windows2000均支持usb，并提供了底层的驱动程序，新版的linux也支持usb。在usb设备方面，目前有许多公司生产支持usb的微控制器，比较著名的有motorola公司的mc68hc05系列，intel公司的80931ha，cypress公司的cy7c63系列等。可以说，usb的发燕尾服已得到各软硬件厂商的支持。前景光明。

     1 windows2000下的usb架构

     主机要使用usb设备，必须有驱动程序。微软操作系统中，windows98支持usb，windowsnt4.0不支持usb，nt5.0（windows2000）支持usb。windows2000和windows98对usb的支持主要是基于wdm（windows驱动程序模型）技术，因此usb驱动程序是wdm驱动程序。wdm驱动程序采用分层结构，由两部分组成，一个为功能驱动程序，即通常所说的驱动程序，它负责指挥硬件工作，由类驱动程序和小类驱动程序构成；另外一个为总线驱动程序，它负责管理计算机和硬件之间的连接。在功能驱动程序上层和下层，一些设备还具有过滤驱动程序。它们的作用是监视功能驱动程序执行i/o操作及修改已有的功能驱动程序。

     windows2000 usb驱动程序框架由usb功能驱动程序和usb总线驱动程序组成。sub总线驱动程序由windows2000提供，包括usb主控制器驱动程序（openhci.sys或uhcd.sys，它们分别支持不同的sub主控制器）、usb

     hub驱动程序（uszbhub.sys）以及为控制器驱动程序使用的类驱动程序（usbd.sys）。它们一起组成了usb驱动程序栈，可为所有的usb设备驱动程序共用。用户或厂商所写的针对特定usb设备的wdm驱动程序称为功能驱动程序或客户驱动程序（位于usb驱动程序栈的上层）。它并不直接访问硬件，而是调用驱动程序栈完成对硬件的操作。usb驱动程序栈通过usbdi（usb

     driver interface）向客户驱动程序提供wdm系统服务。

     windows2000下usb驱动程序栈如图1所示。

     有过驱动程序编制经验的人都知道，编写驱动程序是一项需要较高技巧并且很繁琐的工作。对于某一些usb规范定义的类设备，微软提供了类驱动程序，负责该设备的设备驱动。对于这类设备，系统能够自动识别它们，并不需要附加额外的驱动程序，用户只需编写普通的win32程序即可对其进行访问。目前，windows2000为hid（human

     input device人工输入设备）类、音频设备类等提供了类驱动程序。

     hid设备，顾名思义是指那些能被人们用来直接输入数据给计算机的设备，例如键盘、鼠标、游戏杆及其他虚拟现实设备如数据手套等。尽管hid设备概指人工输入设备，但是那些传输数据量较小、传输速度较慢的设备，因与输入设备类似，也可归类为人工输入设备，例如远程控制设备、面板等。ic卡读写装置与计算机之间的数据交换具有量小、传输速度慢、双向传输的特点，因而可归类为hid设