对USB驱动程序的理解

对USB驱动程序的有一小小的理解。现在总结如下！！！！！！！！
1、每个设备对应一个PDO，每个PDO又对应多个FDO，在驱动程序中直接操 作的不是硬件而是相应的PDO和FDO。在USER和KERNEL通信方面，系统将每一个用户请求打包成IRP结构，将其发送至驱动程序，并通过识别 IRP中的PDO来区别是发送给哪个设备的。另外，在驱动程序加载方面，WDM不通过驱动程序名称识别，而是通过一个128位的全局唯一的标识符GUID 来实现驱动程序的识别，即每一个固件都有一个GUID，你通过GUID来区分是哪个固件。
2、USB主机驱动符合WDM驱动体系结构也使用IRP(I/O请求包)的机制。但实际的USB驱动程序使用URB(USB请求块)结构向其硬件设备发送请求。USB驱动程序高度依赖其总线驱动程序(USBD.SYS),而不直接使用硬件抽象层(HAL)函数与硬件通信。
3、 USBD是USB系统软件中最关键的一层，它负责控制全部USB协议的操作和中断处理控制。主要功能有:设备设置、资源管理、数据传输(管道层次)以及公 共数据定义等。管道机制和命令机制。管道机制：管道是设备和主机之间的逻辑连接，分为标准管道和逻辑管道，标准管道用语完成一些客户通过命令接口所传递的 请求，如设置设备的地址等，但USBD不允许客户直接访问设备的标准管道。客户管道则有客户进行管理，并提供相应的数据缓冲区。命令机制允许客户以读写的 方式对设备的数据及其控制部分进行访问，客户所要做的，仅仅是向USBD提供设备的地址及相关的数据缓冲区的指针。命令机制所提供的功能主要是USB总线 管理相关的内容，如设备设置管理、设备数据访问、总线设备管理以及电流分配等。
4、USB设备驱动程序设计
    2000DDK+VC6.0(只能用C，不能用C++)
    三个关键的例程:DriverEntry、AddDevice、ReadWrite
(1)DriverEntry,完成某些全局初始化操作，它是内核模式驱动程序主入口点。
extern "C"
NTSTATUS DriverEntry( IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,
                IN PUNICODE_STRING RegistryPath )
通过PDRIVER_OBJECT这一重要的数据结构，I/O管理器使用它来定义每一个设备驱动程序，DriverEntry主要工作是各种函数指针填入驱动程序对象的各个域中，这些指针为操作系统指明了驱动程序容器中各种子例程，重要包括下面指针成员：
    1、DriverUnload
    2、DriverExtension->AddDevice指向驱动程序的AddDevice函数
    3、DriverStartIo指向驱动程序处理串行I/O请求的函数。如果驱动程序采用标准的IRP排队的方式，应该设置该成员，使得指向驱动程序的StartIo例程。
    4、MajorFunction是一个指针数组，指向存在于驱动程序中的多种IRP处理函数。
    DriverObject->DriverUnload = DriverUnload;
    DriverObject->DriverExtension->AddDevice =AddDevice;
    DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE]= DispatchCreate;
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(2)AddDevice
   一个驱动程序可以被多个设备使用。WDM驱动程序有一个特殊的AddDevice函数，PnP管理器为每个实例调用该函数。原形如下:
NTSTATUS
AddDevice( IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,
    IN PDEVICE_OBJECT PhysicalDeviceObject);
AddDevice函数的基本职责是创建一个设备对象并把它连接到以PDO为底的设备栈中。
具体步骤如下：
1) 用IoCreateDevice创建设备对象，并建立一个私有的设备扩展对象。
PDEVICE_OBJECT fdo;
NTSTATUS status = IoCreateDevice(DriverObject,
                               sizeof(DEVICE_EXTENSION),
                               NULL,
                               FILE_DEVICE_UNKNOWN,
                               FILE_DEVICE_SECURE_OPEN,
                               FALSE,
                               &fdo);
2) 初始化设备扩展和设备对象的Flag成员。
PDEVICE_EXTENSION pdc = (PDEVICE_EXTENSION)fdo->DeviceExtension;
fdo->DeviceExtension;
fdo->Flag2|=DO_BUFFERED_IO;
3) 调用IoAttachDeviceToDeviceStace函数把新设备对象放到堆栈上。
pdx->LowerDeviceObject=IoAttachDeviceToDeviceStack(fdo,pfo);
  设备对象(DEVICE_OBJECT或*PDEVICE_OBJECT)也是DDK定义的一个重要结构。它可以在其设备名称(DeviceName)域 中(第三个参数)为设备对象进行命名。 设备对象另一个关键的域为扩展设备对象(DeviceExtension)大小，I/O管理器为设备对象分配一块 内存，该指针指向一个用户定义的数据结构，用于保存每个设备实例的信息
typedef struct _DEVICE_EXTENSION
{
    PDEVICE_OBJECT DeviceObject; //device object this extension
//belongs to
    PDEVICE_OBJECT LowerDeviceObject;  //next lower driver in//same stack
    PDEVICE_OBJECT Pdo;     //the PDO
    IO_REMOVE_LOCK RemoveLock;  //removal control locking structure
    UNICODE_STRING ifname;     //interface name
    DEVSTATE state     //current state of device
    DEVSTATE prevstate;   //state prior to removal query
    DEVICE_POWER_STATE devpower; //current device power state
    SYSTEM_POWER_STATE syspower;  //currnet system power state
    DEVICE_CAPABILITIES devcaps;   //copy of most recent device capabilities
    LONG handles;    //#open handle
    USBD_DEVICE_DESCRIPTOR dd;   //device descriptor
    USBD_CONFIGURATION_HANDLE hconfig;   //selected configuration handle
    PUSB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR pcd;   //Configuration descriptor;
    LANGID langid;     //default language id for strings
    USBD_PIPE_HANDLE hPipe;
    USBD_PIPE_HANDLE hPipe_WriteCode;
}DEVICE_EXTENSION,*PDEVICE_EXTENSION;
AddDevice为设备对象注册一个接口，以便应用程序能通过注册接口来访问该设备。一个设备接口被一个128位的GUID唯一标识。
    status = IoRegisterDeviceInferface(pdo,&GUID_INTERFACE_USB,NULL,&pdx->ifname); 得到GUID后，当响应PnP请求IRP_MN_START_DEVICE时，驱动程序调用下面函数使其可用， IoSetDeviceInterfacestate(&pdx->ifname,TRUE);
在响应这个调用过程中，I/O管理 器将创建一个指向设备的PDO符号连接对象。因为接口名最终指向PDO，所以PDO的安全描述符将最终控制设备的访问权限。(3)ReadWrite实现 设备驱动程序功能的各个派遣函数，并实现总线枚举和管理函数，用于设备初始化以及错误恢复。是整个驱动最重要部分，以读数据请求为例子，即主机要求设备向 其传输数据。
1)建立并提交一个URB，USB驱动从不直接和硬件对话，通过创建URB并把URB提交到总线驱动程序就可以完成硬件操作， USBD.SYS是接受URB的实体，向USBD的调用被转化为带有主功能代码为IRP_MJ_XXX的IRP。然后USBD再调度总线时间，发出URB 中指定的操作。
创建一个URB是USB驱动最基本的工作，首先应该为URB分配内存，然后调用初始化例程把URB结构中的各个域填入请求要求的内容。最后通过创建并发送一个内部I/O控制(IOCTL)请求到USBD驱动程序来发送这个URB包，从而完成USB请求。
2)创建并发送IOCTL请求
创建完URB后，我们创建并发送一个IOCTL(内部I/O控制)请求到USBD，然后等待设备回应，相应的函数为SendAwaitUrb
3) 返回设备完成状态