專利名稱：一種usb設備驅動系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
所屬領域本實用新型涉及一種Windows USB設備驅動系統(tǒng)，屬于通訊領域，特別是使用USB物理接口的通訊設備。
背景技術：
目前，絕大部分通訊終端(如手機、數(shù)據(jù)卡、PDA等)都提供了PC接口，以實現(xiàn)通訊終端和PC的即時通訊，較為流行的采用USB接口或RS232接口，參考圖1所示的連接示意圖1、通訊終端一般具有如下一種、幾種或全部的功能調(diào)制解調(diào)、語音、視頻、文本短信、媒體短信、虛擬磁盤等；2、通訊終端直接通過USB或RS232物理接口連接到PC，PC上必須提供專用的功能性應用軟件以實現(xiàn)利用PC強大功能來實現(xiàn)對通訊終端功能的進一步延伸和強化，以及通訊終端本身的特性管理。
3、通訊終端和PC功能軟件的各種數(shù)據(jù)可以通過該接口交互相互傳遞，如控制數(shù)據(jù)、MODEM非指定數(shù)據(jù)流、語音數(shù)據(jù)流、視頻數(shù)據(jù)流、短信字符流等。
這種方法給通訊終端用戶提供另一個操作途徑，同時也符合目前PC應用蓬勃發(fā)展的潮流。用戶可以利用PC強勁的性能和便于操作等特點對通訊終端的數(shù)據(jù)進行再加工、備份等，同時，還可以對通訊終端本身的特性進行有效管理和軟件的在線升級，所有這些都無法離開上面提到通信接口。
但是，直接采用USB或RS232物理接口連接到PC存在一些問題1、采用USB接口需要為用戶提供專用USB設備驅動軟件，并且PC功能性軟件訪問該設備也較為困難，對于程序開發(fā)人員需要了解USB協(xié)議棧調(diào)用方法，而且在各種功能并發(fā)執(zhí)行時，需要各種數(shù)據(jù)同時傳遞，在這種情況下通常要利用復用解復用技術才能實現(xiàn)，這樣會使得程序設計變得復雜且難以維護。
2、采用RS232串行接口，調(diào)用較為簡單，程序容易實現(xiàn)，但數(shù)據(jù)傳輸率較低，一般最大支持115.2Kbps，遠遠不能滿足目前通訊終端和PC通訊的要求和未來發(fā)展的需要，在這樣低的傳輸率情況下如果存在并發(fā)功能，即便實現(xiàn)復用解復用也沒有實際應用價值。另外RS232物理連接方式不支持Windows操作系統(tǒng)的即插即用特性。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是提出一種Windows USB設備驅動系統(tǒng)，這種USB設備驅動系統(tǒng)摒棄了USB接口和RS232串行接口的上述缺點，集中了這兩種接口的優(yōu)勢，具有接口調(diào)用簡單、數(shù)據(jù)傳輸率高、支持并發(fā)傳輸、支持即插即用的特點。
本實用新型的USB設備驅動系統(tǒng)，包括設備接口模塊、信號映射模塊、USB協(xié)議調(diào)用模塊、即插即用處理模塊；其中設備接口模塊包括模擬的串行通訊設備，分別與PC機中的媒體短信、文本短信、視頻業(yè)務、語音業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務應用模塊連接，同時與信號映射模塊連接；向Windows操作系統(tǒng)注冊串行通訊設備和為串行設備分配USB管道；信號映射模塊通過USB管道與通訊終端中的媒體短信、文本短信、視頻業(yè)務、語音業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務應用模塊連接，完成設備接口模塊模擬的每個串行設備狀態(tài)信號與USB請求信號進行映射；USB協(xié)議調(diào)用模塊分別與信號映射模塊、即插即用處理模塊連接接受信號映射模塊和即插即用處理模塊來的請求信號，然后轉化為USB請求包發(fā)送給操作系統(tǒng)USB協(xié)議棧，再把USB協(xié)議棧的響應返回給信號映射模塊和即插即用模塊；即插即用管理模塊與PC機的Windows操作系統(tǒng)的插即用管理器連接，接收和處理從Windows操作系統(tǒng)的插即用管理器發(fā)送來的即插即用事件，驅動相關的即插即用事件本地處理并實施設備即插即用狀態(tài)遷移，其它的轉發(fā)給USB協(xié)議處理模塊，之后把事件處理結果返回給Windows操作系統(tǒng)的插即用管理器。
本實用新型可以解決通訊終端設備接口調(diào)用、多種數(shù)據(jù)流無干擾并發(fā)傳輸、提高數(shù)據(jù)傳輸率、即插即用的問題，為通訊終端與PC連接互傳數(shù)據(jù)提供一個簡單通用的解決方案。


圖1是使用USB接口或RS232接口直接連接通訊終端和PC的示意圖；圖2是使用本實用新型連接通訊終端與PC的架構示意圖。
具體實施方式
參考圖2所示的連接示意圖，左邊中間方框內(nèi)為本實用新型的組成部分，功能模塊劃分為設備接口模塊、信號映射模塊、USB協(xié)議調(diào)用模塊、即插即用處理模塊。其中設備接口模塊完成向Windows操作系統(tǒng)注冊設備和分配USB管道。通過向Windows操作系統(tǒng)注冊設備可以在Windows操作系統(tǒng)設備管理中顯露出若干個相互獨立串行通訊設備(包括MODEM和COM)，為通訊終端PC側功能軟件不同模塊提供簡單、通用、獨立的調(diào)用接口；分配USB管道需要根據(jù)串行設備特性，在最小配置要求下模擬一個MODEM設備至少需要3個USB管道，模擬一個COM串行設備至少需要2個USB管道。
信號映射模塊完成設備接口模塊模擬的每個串行設備狀態(tài)信號與USB請求信號進行映射，它把從串行設備塊收到的串行信號映射為USB請求信號再傳遞給USB協(xié)議處理模塊，反之，則把USB協(xié)議處理模塊收到的請求響應映射為串行設備狀態(tài)信號發(fā)給相應的串口設備。這樣實現(xiàn)了設備接口和物理設備的完全分離。
USB協(xié)議調(diào)用模塊，主要完成接受信號映射模塊和即插即用處理模塊來的請求信號，然后轉化為USB請求包發(fā)送給操作系統(tǒng)USB協(xié)議棧，再把USB協(xié)議棧的響應返回給信號映射模塊和即插即用模塊。另外，電源管理等其它模塊也直接與USB協(xié)議調(diào)用模塊交互。
即插即用管理模塊負責接收和處理從Windows操作系統(tǒng)即插即用管理器發(fā)送來的即插即用事件，驅動相關的即插即用事件(如設備插入、設備拔出)本地處理并實施設備即插即用狀態(tài)遷移，其它的轉發(fā)給USB協(xié)議處理模塊。之后把事件處理結果返回給Windows操作系統(tǒng)即插即用管理器。
物理連接采用USB，這樣可以利用USB設備傳輸率高(USB最大數(shù)據(jù)傳輸率為480Mbps)和支持熱插拔等特點。通過本驅動系統(tǒng)可以實現(xiàn)在通信終端設備和PC多個功能軟件之間透明的傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以是非指定數(shù)據(jù)流、結構化數(shù)據(jù)流、字符流等。
下面介紹幾個主要模塊的具體實施1、USB管道分配方案為USB管道分配方案是在設備接口模塊中完成的。根據(jù)USB協(xié)議規(guī)定一個USB物理設備最多支持16個管道(編號是0到15)，管道0用于控制公用，其它的15個管道可以根據(jù)需要自行配置，在本驅動中采用如下分配原則如果模擬MODEM設備，管道1中斷輸入+管道2批量輸出+管道3批量輸入分配在一個接口并捆綁在一個MODEM設備上，管道4中斷輸入+管道5批量輸出+管道6批量輸入分配在一個接口并捆綁在一個MODEM設備上，這樣每個MODEM設備至少需要3個USB管道，直到15個管道分配結束，所以，一個USB物理設備最多可以模擬出5個MODEM設備；如果模擬COM串口設備，管道1批量輸出+管道2批量輸入分配在一個接口并捆綁在一個COM設備上，管道3批量輸出+管道4批量輸入分配在一個接口并捆綁在一個COM設備上，這樣每個COM設備至少需要2個USB管道，直到管道14被分配，所以，一個USB物理設備最多可以模擬出7個COM設備；如果同時模擬MODEM和COM設備，管道1中斷輸入+管道2批量輸出+管道3批量輸入分配在一個接口并捆綁在一個MODEM設備上，管道4批量輸出+管道5批量輸入分配在一個接口并捆綁在一個COM設備上，然后根據(jù)具體需要繼續(xù)分配剩下的管道，MODEM和COM的數(shù)量根據(jù)USB管道具體分配方法可以計算出來。
根據(jù)上述管道分配，數(shù)據(jù)傳輸率的情況如下假設USB的所有16管道被分配，并且并發(fā)傳遞數(shù)據(jù)，那么根據(jù)USB相關協(xié)議規(guī)定應該存在如下理論公式MODEM數(shù)據(jù)傳輸率＝(USB最大數(shù)據(jù)傳輸率×(1-10％)÷15)×3；COM數(shù)據(jù)傳輸率＝(USB最大數(shù)據(jù)傳輸率×(1-10％)÷15)×2；USB最大數(shù)據(jù)傳輸率在USB1.1為12Mbps，USB2.0為480Mbps；10％是系統(tǒng)為USB管道0預留的帶寬；跟據(jù)上面的理論公式計算可得，如果USB物理設備采用USB1.1，MODEM設備最大數(shù)據(jù)傳輸率為2.16Mbps，COM設備最大數(shù)據(jù)傳輸率為1.44Mbps；如果USB設備采用USB2.0，MODEM設備最大數(shù)據(jù)傳輸率為86.4Mbps，COM設備最大數(shù)據(jù)傳輸率為57.6Mbps。
2、顯露串行通訊設備顯露串行通訊設備是在設備接口模塊中完成的，設備接口模塊調(diào)用WindowsAPI函數(shù)在Windows操作系統(tǒng)中為每個串行通訊設備創(chuàng)建獨立的設備對象、向操作系統(tǒng)注冊接口，設備類型可以是FILE_DEVICE_SERIAL_PORT或FILE_DEVICE_MODEM(這些值被定義在DDK的頭文件中)，最后為每個串行設備創(chuàng)建符號連接，如“COMn”的形式。
3、信號映射信號映射功能是在本驅動信號映射模塊中完成的，它需要對每個串行設備進行獨立映射，保證在多種數(shù)據(jù)流并發(fā)傳遞時不會相互干擾。
串行線路狀態(tài)信號和USB請求信號映射表

4、即插即用支持即插即用是指在本驅動的即插即用處理模塊中處理了所有Windows操作系統(tǒng)關于即插即用請求和狀態(tài)遷移，能夠根據(jù)用戶需要隨時插拔設備，如果插入設備時，自動安裝本驅動程序，然后啟動并生效，而不像傳統(tǒng)的PC設備一樣，在插入后需要重啟。在即插即用管理模塊中必須處理的即插即用事件包括(這些值被定義在DDK的頭文件中)IRP_MN_START_DEVICE 設備啟動
IRP_MN_QUERY_STOP_DEVICE查詢停止IRP_MN_STOP_DEVICE 停止設備IRP_MN_QUERY_REMOVE_DEVICE 查詢刪除設備IRP_MN_SURPRISE_REMOVAL 以外刪除設備IRP_MN_REMOVE_DEVICE刪除設備另外，設備狀態(tài)遷移符合Windows PnP狀態(tài)遷移規(guī)范。
5、USB協(xié)議調(diào)用模塊本驅動所有與系統(tǒng)USB硬件和協(xié)議交互的指令均通過USB協(xié)議處理模塊來完成。
對于控制指令通過適當指定USB請求包的請求類型、請求碼等，在USB管道0(控制公用管道)上傳送；對于輸入數(shù)據(jù)的接收采用輪訓串行設備分配的批量輸入管道來完成；對于輸出數(shù)據(jù)的發(fā)送采用在串行設備分配的批量輸出管道上直接發(fā)送的方式；對于設備主動上報的數(shù)據(jù)(如設備狀態(tài)變化、呼叫到達等)采用輪訓串行設備分配的中斷輸入管道來實現(xiàn)。
權利要求1.一種USB設備驅動系統(tǒng)，其特征在于，包括設備接口模塊、信號映射模塊、USB協(xié)議調(diào)用模塊、即插即用處理模塊；其中設備接口模塊包括模擬的串行通訊設備，分別與PC機中的媒體短信、文本短信、視頻業(yè)務、語音業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務應用模塊連接，同時與信號映射模塊連接；向Windows操作系統(tǒng)注冊串行通訊設備和為串行設備分配USB管道；信號映射模塊通過USB管道與通訊終端中的媒體短信、文本短信、視頻業(yè)務、語音業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務應用模塊連接，完成設備接口模塊模擬的每個串行設備狀態(tài)信號與USB請求信號進行映射；USB協(xié)議調(diào)用模塊分別與信號映射模塊、即插即用處理模塊連接，接受信號映射模塊和即插即用處理模塊來的請求信號，然后轉化為USB請求包發(fā)送給操作系統(tǒng)USB協(xié)議棧，再把USB協(xié)議棧的響應返回給信號映射模塊和即插即用模塊；即插即用處理模塊與PC機的Windows操作系統(tǒng)的插即用管理器連接，接收和處理從Windows操作系統(tǒng)的插即用管理器發(fā)送來的即插即用事件，驅動相關的即插即用事件本地處理并實施設備即插即用狀態(tài)遷移，其它的轉發(fā)給USB協(xié)議處理模塊，之后把事件處理結果返回給Windows操作系統(tǒng)的插即用管理器。
2.權利要求1所述的USB設備驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述設備接口模塊向Windows操作系統(tǒng)注冊設備包括COM和/或MODEM。
專利摘要一種USB設備驅動系統(tǒng)，包括設備接口模塊、信號映射模塊、USB協(xié)議調(diào)用模塊、即插即用處理模塊。本實用新型可以解決通訊終端設備接口調(diào)用、多種數(shù)據(jù)流無干擾并發(fā)傳輸、提高數(shù)據(jù)傳輸率、即插即用的問題，為通訊終端與PC連接互傳數(shù)據(jù)提供一個簡單通用的解決方案。
文檔編號G06F13/38GK2921955SQ20052012108
公開日2007年7月11日 申請日期2005年12月29日 優(yōu)先權日2005年12月29日
發(fā)明者趙勇, 蔡彤軍, 于學鴻 申請人:中興通訊股份有限公司