0 引言
    隨著計算機應用技術的發(fā)展，虛擬儀器,、自動測試系統(tǒng),、自動控制等領域，均越來越多的應用計算機來進行數(shù)據(jù)處理,。USB總線標準的提出,，解決了計算機傳統(tǒng)I／O接口通用性差、不易擴展,、易受計算機插槽數(shù)量,、地址和中斷資源的限制等缺點，使計算機在測控領域的重要性與日俱增,，也使USB總線在數(shù)采測控業(yè)界備受關注,，并在各種測控設備中迅速發(fā)展，但專用的USB設備不能像鼠標,、鍵盤等HID類設備一樣使用Windows系統(tǒng)提供的標準驅(qū)動程序,，而是需要開發(fā)專用的驅(qū)動程序。開發(fā)驅(qū)動程序與開發(fā)Windows應用程序完全不同,，驅(qū)動程序以系統(tǒng)的內(nèi)核模式運行,，任何細小的錯誤都可能引起操作系統(tǒng)的崩潰。因此,，專用設備驅(qū)動程序開發(fā)的復雜性,，成為了USB總線在該領域發(fā)展的瓶頸,。隨著軍事裝備自動化、數(shù)字化,、智能化程度越來越高,，一種更為簡便的驅(qū)動程序開發(fā)方法的探討十分有益?；谲娪秒娬?a class="innerlink" href="http://wldgj.com/tags/檢測儀" title="檢測儀" target="_blank">檢測儀中USB數(shù)據(jù)采集模塊的開發(fā),，介紹了USB專用設備驅(qū)動程序開發(fā)的一般過程。

1 WDM驅(qū)動程序概述
    WDM(windows driver mode)是微軟推出的一種驅(qū)動程序模型,，以簡化驅(qū)動程序的開發(fā),。它采用分層驅(qū)動的方式，即在應用程序和物理設備之間存在著幾個不同層次的驅(qū)動程序,，且各層驅(qū)動程序有不同的優(yōu)先級,，每個驅(qū)動程序?qū)粚樱煌瑢由系尿?qū)動程序可以相互調(diào)用,。USB系統(tǒng)的組成如圖1所示：應用程序通過API函數(shù)調(diào)用Win32系統(tǒng)子函數(shù),，驅(qū)動程序分為設備驅(qū)動程序，總線驅(qū)動程序(USBD)和主控制器驅(qū)動程序(HCD)三層,，它們均運行在系統(tǒng)的內(nèi)核模式,。設備驅(qū)動程序使用IRP(I／ORequest Packet)通過總線驅(qū)動程序提供的軟件接口(USBDI，USB Driver Interface)向總線驅(qū)動程序發(fā)出I／O請求,，并根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方向提供一個或空或滿的內(nèi)存緩沖區(qū),；USBD負責管理數(shù)據(jù)的總線傳輸，也有設備驅(qū)動程序與其他軟件接口的功能單元進行通信,，沒有直接調(diào)用USBD,，但總有一個更低層的驅(qū)動軟件發(fā)生USBD調(diào)用。主控制器驅(qū)動程序處在USB系統(tǒng)軟件的最底層,，直接與主控制器的硬件通信,，它提供了只有總線驅(qū)動程序才能訪問的主控制器驅(qū)動程序軟件接口HCDI(Host Control Driver Interface)。其中,，總線驅(qū)動程序和主控制器驅(qū)動程序是系統(tǒng)的底層驅(qū)動程序,。設備驅(qū)動程序是針對某一USB設備的專用驅(qū)動程序。

2 數(shù)據(jù)采集設備驅(qū)動程序的開發(fā)
    Windows為USB設備提供了底層驅(qū)動程序,，與底層驅(qū)動程序接口的是I／O請求包(IRP),，Windows為應用程序提供的接口則是API函數(shù)。因此必須在它們之間建立一個驅(qū)動程序,，在底層驅(qū)動與Win32應用程序之間傳遞消息,，即設備驅(qū)動程序。VC++、VB等軟件開發(fā)的應用程序,，在設備驅(qū)動程序的支持下,，都可以調(diào)用ReadFile()、WriteFile(),、DeviceIoControl()等API函數(shù)向設備傳遞主機請求,。Windows系統(tǒng)自動將API調(diào)用轉(zhuǎn)化為IRP，設備驅(qū)動程序把它向下層驅(qū)動傳遞,。直到完成其所指定的功能再沿驅(qū)動程序棧返回主機。
    設備驅(qū)動程序的開發(fā)
    開發(fā)設備驅(qū)動程序一般采用以下幾種方法：1)直接使用Windows DDK,，這種方法開發(fā)難度較大,，設計者必須對整個體系結構有很好的理解和把握。2)使用Driver Studio,，該工具軟件可為設計者提供驅(qū)動程序的整體框架,，設計者只需要專心于功能代碼設計。3)使用win Driver,，這種方法開發(fā)驅(qū)動程序很容易,，但工作效率不是很高。這里采用第二種方法,。
    Driver Studio生成驅(qū)動程序框架主要由兩個類組成,，一個是Driver類，另一個是Device類Driver類,。
    1)Driver類用于初始化驅(qū)動程序,，它包括：入口函數(shù)Driver Entry和Add Device函數(shù)。當設備驅(qū)動程序被加載時,，操作系統(tǒng)調(diào)用Driver Entry函數(shù),；當創(chuàng)建設備對象并把它連接到設備堆棧時調(diào)用Add Device函數(shù)。函數(shù)代碼如下：

    2)Device類是設備類KDvice的派生類,，這個類包含了電源管理,、設備讀寫、設備控制等具有特定功能的例程,。限于篇幅只介紹批量讀寫端點函數(shù),。

    INF文件的編寫
    INF文件是一個文本文件，它含有安裝一個設備驅(qū)動程序需要的所有必需的安裝信息,。包括要復制的文件列表,，要創(chuàng)建的注冊表項等。用以告訴系統(tǒng)安裝哪一個驅(qū)動程序,，INF文件由若干區(qū)段組成,，下面列出幾個區(qū)段及其功用：
    1)Version區(qū)段是INF文件的開始，其Class和ClassGuid指出了驅(qū)動程序所屬的設備類別及設備的GUID,。GUID(Global Unique Identi-fier)用以標識不同的驅(qū)動程序,，它是全局且唯一的,，系統(tǒng)就是通過GUID把應用程序的I／O請求傳達給相應的驅(qū)動程序的。
    2)Mantifacturer區(qū)段指明供應商及其對應Models字節(jié)的名稱,。
    3)Install．AddReg／Install．Services指明注冊表添加內(nèi)容及安裝驅(qū)動的詳細信息,。
    該驅(qū)動程序應用于數(shù)據(jù)采集模塊采集電站的電壓信號，部分采集數(shù)據(jù)如表1所示：

    測量誤差主要來源于模塊的A／D,，與驅(qū)動無關系,，數(shù)據(jù)傳輸結果表明：數(shù)據(jù)可以在該驅(qū)動下及時正確的傳輸，模塊工作正常,。

3 結束語
    該設備驅(qū)動程序用于電站檢測儀中USB數(shù)據(jù)采集模塊的效果良好,，用這種方法提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)周期,，使開發(fā)者可將主要精力集中于實現(xiàn)設備功能上,，為非軟件專業(yè)開發(fā)者開發(fā)基于USB總線的檢測儀驅(qū)動提供了很好的借鑒。也為USB總線在測控領域的應用開創(chuàng)了光明的前景,。相信以計算機為數(shù)據(jù)處理核心,，以USB總線為數(shù)據(jù)通信方法的測控儀器將成為測控業(yè)發(fā)展主流。