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基于WINDOWSDDK的USB键盘驱动开发
作者：卢晓娟 陈根生
来源：《电子世界》2013年第10期
【摘要】USB接口具有方便快速等优点，已经发展成为一种比较普遍的计算机与外设的接口。基于微软windows系统DDK，本文介绍了一种非标准USB键盘的windows设备驱动程序的开发过程与方法。
【关键词】设备驱动；驱动开发包；非标准键盘 1.引言
USB总线的成功关键是使用户感到了使用USB设备的方便。即插即用（PnP）概念的使用使某些硬件的安装过程得到了简化。USB规范中指出，适合迁移到USB1.1上的硬件限定于那些低速到中速的外设，包括键盘，鼠标等。即这些设备的数据传输速率低于12Mb/sec，并且能通过单一的PC接口被系统软件识别。现在标准的usb键盘设备只需要遵循一些hid设备的协议就可以被windows操作系统自动识别无需设备制造商开发驱动程序，但有些键盘带有特殊功能，所以需要设备驱动程序。 2.Usb软件系统简介
USB设备对于USB系统来说是一个端点的集合，端点被分成组，一组端点实现一个接口，如图1所示。设备端点和主机软件之间利用管道进行数据交互。设备驱动程序就是通过这些接口和管道与设备进行通信的。
USB数据传输就是指发生在主机软件和USB设备上特定端点（endpoint）之间的数据交互，一个设备可以具有若干管道（pipe）。一般情况下，一个管道中数据传输与其他管道中的数据传输是相互独立的。这种发生在管道中的数据流动共有4种基本类型： （1）控制传输，一般发生在设备枚举阶段 （2）块传输，一般用于usb disk
（3）中断传输，一般用于键盘鼠标类设备 （4）流传输，一般用于语音视频流设备
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USB设备驱动程序都必须使用这些管道和接口来管理设备，而不是直接通过内存或I/O端口来存取来管理。
3.Windows驱动程序的工作原理 3.1 Windows驱动程序基本架构
驱动程序与应用程序的最大差别在于驱动程序的架构。应用程序从头到尾都在main或者winmain函数的控制下执行，驱动程序不存在这样的函数，而只是一个由I/O管理组件根据需要调用的子例程的集合，I/O管理组件根据不同的情况调用驱动程序中不同的例程。构成内核模式驱动程序的主要例程包括：初始化和清除例程，I/O系统服务调度例程，数据传输例程和资源回调例程，下面是一个基本的驱动例程架构： extern”C” NTSTATUS
DriverEntry（IN PDRIVER_OBJECT DriverObject，IN PUNICODE_STRING RegistryPath） {
DriverObject->DriverUnload=Driver Unload；
DriverObject->DriverExtension->AddDevice=AddDevice； DriverObject->DriverStartIo=StartIo；
DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_PNP]=DispatchPnp； DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_POWER]=DispatchPower；
DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_SYSTEM_CONTROL]=DispatchWmi； ...
servkey.Buffer=（PWSTR）ExAllocatePool（PagedPool，RegistryPath->Length+sizeof（WCHAR））； if（！servkey.Buffer）
return STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES；
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servkey.Maximum Length=Registry Path->Length+sizeof（WCHAR）； RtlCopyUnicodeString（&servkey，RegistryPath）； return STATUS_SUCCESS； }
（1）前三条语句为驱动程序的其它入口点设置了函数指针。在这里，我用了能表达其功能的名字命名了这些函数：DriverUnload、AddDevice、StartIo。
（2）每个WDM驱动程序必须能处理PNP、POWER、SYSTEM_CONTROL这三种请求；应该在这里为这些请求指定派遣函数。在早期的Windows 2000 DDK中，
IRP_MJ_SYSTEM_CONTROL曾被称作IRP_MJ_WMI，所以我把系统控制派遣函数命名为DispatchWmi。
（3）在省略号处，你可以插入设置其它MajorFunction指针的代码。
（4）如果驱动程序需要访问设备的服务键，可以在这里备份RegistryPath串。例如，如果驱动程序要作为WMI生产者，则需要备份这个串。这里我假设已经在某处声明了一个类型为UNICODE_STRING的全局变量servkey。
（5）返回STATUS_SUCCESS指出函数成功。如果函数失败，应该返回NTSTATUS.H中的一个错误代码，或者返回用户定义的错误代码。STATUS_SUCCESS的值为0。 3.2 Windows系统的I/O过程
为了实现操作系统的兼容性，可移植性，Windows操作系统不允许用户的应用程序对硬件设备进行操作，而由操作系统的I/O管理组件管理几乎所有的I/O操作请求，并最终由驱动程序完成所有的操作。具体过程如下：
（1）对I/O的每种用户其请求，I/O管理程序从分页系统内存中分配一个I/O请求包（IRP），基于用户请求的文件句柄和I/O函数，I/O管理程序将IRP传递给对应的驱动程序调度例程；
（2）调度例程检查请求的参数，如合法，把IRP包传递给驱动程序的Start I/O例程； （3）Start I/O例程使用IRP的内容开始一个设备I/O操作；
（4）当操作完成，驱动程序的DpcForIsr例程将最后状态代码保存在IRP中，并将它返回给I/O管理程序；