USB通信协议及接口驱动程序的研究与开发

论文题目: USB通信协议及接口驱动程序的研究与开发

论文类型: 硕士论文

论文专业: 计算机系统结构

作者: 鲜征征

导师: 王忠仁

关键词: 通信协议,固件程序,驱动程序,设备驱动程序

文献来源: 电子科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 与嵌入式概念息息相关、形式多样的数字化产品已经开始继PC 机之后成为信息处理的一大主要工具,并且正在逐步形成一个充满商机的巨大产业。“手持式电子阅读器”是我们与四川九洲电器集团公司合作开发的嵌入式产品。在为其选择与PC 主机通信接口的问题上,早期曾计划选用USB,但考虑到开发的成本和时间,第一版电子阅读器采用了RS-232 串行通信接口,以致后来它的低速和使用不方便就成了电子阅读器得到广泛推广的瓶颈之一。所以电子阅读器要能与PC 机良好的通信也就离不开优秀的外围接口。基于该目标,本文将对一个USB 接口的设计与实现作比较深入的研究和阐述。对于USB 接口的学习和设计应该是一个循序渐进的过程。本文首先从USB 的基本概念入手,继而将USB 接口与其它外围接口作比较后,分析了选用它作为第二版电子阅读器的通信接口的原因。USB2.0 通信协议是本文重点研究的内容之一,从USB 通信模型、封包、数据的传输类型等几方面对该协议进行了较详尽的分析和阐述。根据实际需要选择合适的USB 接口芯片也是该课题开展的一个关键步骤。本文选择了Philips 公司的USB 2.0 控制芯片ISP1581。当对USB 通信协议的研究较为清晰透彻后,将详细阐述为已制作好的带USB 接口的硬件板设计和实现固件程序。本文另一个重点研究的内容是Windows 2000 操作系统内核模式下的WDM 驱动程序。通过对其特点、关键概念、开发方法进行介绍后,将着重分析该模式下的USB 驱动程序的架构。采用Numega DriverStudio 开发USB 设备驱动程序是本文的一个特色,使用该工具构建USB 设备驱动程序的方法和其中关键例程的实现都可以作为今后WDM 驱动程序学习和研究的借鉴。在完整的USB 接口设计中,上层应用程序也扮演了很重要的角色。本文重点编写了一个采样测试应用程序,来验证我们开发的USB 接口完成硬件板与PC 主机之间的通信情况。最后,本文对我们在研究和开发USB 接口工作中的不足之处和需要改进的地方进行了总结,同时也展望了USB 发展的美好前景。

论文目录:

摘要

Abstract

目录

第一章 引言

1.1 课题背景

1.1.1 问题的提出

1.1.2 USB 简介

1.1.3 USB 与其它接口的比较

1.2 本人的主要工作

1.3 论文结构的安排

第二章 USB 通信协议

2.1 USB 的基本特性

2.1.1 USB 系统的基本架构及总线结构

2.1.2 USB 的电气、机械特性和电源

2.1.3 USB 的编码方式

2.1.4 USB 的健壮性

2.2 USB 通信模型

2.3 USB 通信协议

2.3.1 USB 封包

2.3.2 USB 数据的传输类型

2.3.3 USB 描述符

2.3.4 USB 设备请求

2.3.5 总线列举(Enumeration)

2.4 本章小结

第三章 USB固件程序的设计与实现

3.1 USB 芯片的选择

3.2 ISP1581 芯片特性与功能简介

3.3 固件的工作

3.4 固件程序的设计与实现

3.4.1 固件程序开发工具简介

3.4.2 固件程序架构及实现

3.5 本章小结

第四章 Windows2000 WDM 驱动程序研究

4.1 Windows2000 操作系统的总体结构概述

4.1.1 Win2K OS 的硬件特权等级

4.1.2 Win2K OS 的内核模式环境的组成

4.1.3 Win2K OS 的用户模式环境的组成

4.2 Win2K OS 中驱动程序的种类

4.3 WDM 驱动程序模型概述

4.3.1 WDM 驱动程序的特点

4.3.2 两个重要的概念IRP 和URB

4.3.3 WDM 型的USB 驱动程序架构

4.3.4 WDM 驱动程序的开发方法

4.4 本章小结

第五章 USB 设备驱动程序的设计与实现

5.1 USB 设备驱动程序的框架设计与实现

5.1.1 Numega DriverStudio 驱动程序开发工具简介

5.1.2 建立Numega DriverStudio 开发驱动程序的环境

5.1.3 利用Numega DriverStudio 工具生成驱动程序的框架

5.2 USB 设备驱动程序关键技术和例程部分代码实现

5.2.1 USB 设备驱动程序编程中关键的几个类

5.2.2 设备初始化例程DriverEntry()

5.2.3 创建设备例程AddDevice()

5.2.4 即插即用(PnP,Plug In Play)的设计与实现

5.2.5 电源管理(PM,Power Manager)的方式设计

5.2.6 访问硬件例程DeviceControl()

5.3 USB 设备驱动程序与上层应用软件的I/O 操作设计

5.3.1 打开设备

5.3.2 关闭设备

5.3.3 DeviceIoControl 函数调用

5.4 编译、调试和安装驱动程序

5.4.1 编译和调试驱动程序

5.4.2 安装驱动程序

5.5 本章小结

第六章 USB 应用程序的设计与实现

6.1 应用程序框架的搭建与功能简介

6.2 采样测试程序的设计与实现

6.2.1 采样测试程序的功能简述

6.2.2 采样测试程序的实现

6.3 采样测试程序的运行结果

6.4 本章小结

第七章 全文总结和展望

7.1 全文总结

7.2 展望

致 谢

参考文献

个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文

发布时间: 2005-09-23

参考文献

• [1].USB系统驱动及固件开发[D]. 张婧.西安电子科技大学2007
• [2].USB总线在虚拟仪器中的应用研究[D]. 于祯.天津科技大学2005
• [3].基于μC/OS-Ⅱ系统的USB驱动程序的设计[D]. 赵欣然.内蒙古师范大学2009
• [4].USB接口仪表的研究与设计[D]. 陈向益.江苏大学2003
• [5].基于ARM嵌入式系统的多媒体应用开发[D]. 王顺华.南京邮电大学2011
• [6].USB总线接口技术及应用研究[D]. 李星宇.南京航空航天大学2003
• [7].USB接口通信协议研究和接口驱动开发[D]. 陆志敏.南京理工大学2006
• [8].基于CAN总线的USB功能设备驱动程序设计与实现[D]. 潘州.天津大学2006
• [9].基于可穿戴计算机的USB设备驱动程序开发[D]. 应云剑.电子科技大学2006
• [10].基于WDF的PXI-E驱动设计[D]. 张小龙.电子科技大学2018

相关论文

• [1].基于Windows的USB接口WDM驱动研究和应用[D]. 于勇.南京信息工程大学2008
• [2].嵌入式系统中USB设备驱动的研究与实现[D]. 杨晶晶.电子科技大学2006
• [3].基于Windows WDM的USB设备驱动程序开发与应用[D]. 王根根.中北大学2007
• [4].主动、从动USB接口的实现[D]. 曹放.沈阳工业大学2007
• [5].Windows下三类典型驱动程序的设计与实现[D]. 耶国栋.西安电子科技大学2005
• [6].嵌入式系统中USB接口技术应用研究与开发[D]. 宋鹏.扬州大学2005
• [7].USB接口技术研究及应用[D]. 刘立.中国人民解放军国防科学技术大学2002
• [8].USB接口技术与应用研究[D]. 李春彪.南京理工大学2004

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