原创 usb设备驱动

1、说USB驱动之前，先说一下windows系统的驱动开发

在windows系统下，一般不能直接对硬件接口进行操作，必须以驱动程序作为桥梁，即主机的“应用程序——驱动程序——硬件接口”，对于USB设备，需要开发USB设备驱动。

WDM（Windows Driver Model）是Windows驱动程序模型，WDM是分层的，主要包括两个驱动程序：设备功能驱动程序和总线驱动程序。总线驱动程序直接和硬件接口通信，由操作系统提供，用户需要开发的是功能设备驱动程序，面向的是总线驱动程序，而不是硬件物理层通信协议。

开发USB驱动，也就是开发 function driver 。

在USB的通信中，可以看成是一个分层的协议。分为三个层次，即最底层USB总线接口层、USB设备层、功能通信层，如图所示。
 

以USB摄像头设备为例，视频播放软件想通过USB总线得到USB摄像头捕捉的视频数据，这就相当于在功能层上。Clinet SW是视频播放软件，Function是USB摄像头。而这些数据的读取需要USB设备层提供的服务，在这一层上，主要是USB设备的驱动调度Host控制器向USB摄像头发出读请求。每个USB设备会有多个管道，使用哪个管道，传输的大小都需要指定。这个层次的USB System SW就是USB摄像头的驱动程序。而在USB设备一端一般会有小单片机或者处理芯片负责响应这种读请求，而这一层的传输又依赖于USB总线接口层的服务。在这一层，完全是USB的物理协议，包括如何分成更小的包（packages）传输，如何保证每次包传输不丢失数据等。
对于USB设备驱动程序员，主要是工作在USB设备层（即功能驱动程序），向“上”对应用程序提供读写等接口，向“下”将读取某个管道的请求发往USB Host控制器驱动程序（此总线驱动程序由操作系统提供），它实现了最底层的传输请求。

2、对于Linux 系统设备的驱动程序，也是同样的道理，Linux内核提供了USB核心，直接和硬件通信，用户开发的是此基础上的设备驱动程序。

总之，无论哪种操作系统，最底层的物理协议（总线驱动程序）由系统提供，开发驱动程序都是功能驱动程序，不用考虑复杂的物理协议，比如USB协议等，大致了解即可。

3、再说， USB 设备驱动：

对于高速USB2.0设备，bulk传输最大512字节一个数据包，即wMaxPacketSize，这是该端点一次可以处理的最大字节数。注意，设备驱动程序可以发送数量大于此值的数据到端点，但是在实际传输到设备的时候，数据将被分割为wMaxPacketSize大小的块（总线驱动程序负责），分成多个数据包发送。

4、以FT2232H 为例，此芯片公司提供了驱动程序，即设备功能驱动FTDIBUS.sys，不用自己写驱动，使用很方便。

FTDIBUS.sys是设备驱动程序，最下层的是Windows系统的总线驱动程序。

开发上位机的应用程序，比如工作在 FT245FIFO 模式（即bulk传输模式），FT芯片的缓冲区大小是2*512字节，而上位机端发送数据缓存可以最大为64KB，也就是一次可以发送数据量为64KB ，而在bulk模式下一个数据包最大512字节，那么64KB是怎么回事？

64KB是上位机端缓冲区大小，应用程序可以一次发送64KB数据给设备驱动FTDIBUS.sys，然后设备驱动把64KB数据一次性传给USB总线驱动，最后总线驱动把数据分成512字节一个包，分包下传给FT2232H芯片。

对FT2232H配置成 FT245FIFO 模式，用bus hound可以看到，就是bulk传输模式，如下

最大字节数为 MaxPacket=0x200 ，即512字节。

5、以cy7c68013为例，设备端点的信息，以及传输方式，配置信息等，都在固件中。接上设备后，系统根据VID PID加载对应的驱动（设备功能驱动），此设备功能驱动cypress公司也提供了cyusb.sys，只需修改cyusb.inf中的VID PID 即可。

如果固件中是bulk传输方式，上位机设置的缓冲可以是2048字节，一次传2048字节给驱动，最底层的USB总线驱动程序进行分包处理，分包传输。

开发上位机应用程序可以直接调用cyAPI 函数库，此库中的函数是面向cyusb.sys的。

当然也可以不用提供的cyusb.sys驱动，完全自己开发功能设备驱动，应用程序也不用cyAPI函数，但是工作量就大大增加了！