Windows USB 驅動程序接口及傳輸方式

2020-12-01 電子產品世界

Windows USB 驅動程序接口
系統中的USB的驅動程序完成許多的工作。
實際上對於一些HID的USB設 備,象鍵盤,滑鼠和遊戲操縱杆之類的設備可以自動的被系統識別並且支持.而除此之外的設備就需要自己寫一個驅動程序來完成硬體和軟體之間的聯繫。在核心模 式(kernel mode)下,驅動程序用IOCTL來組織和操作一些由其他部分發過來的要求和命令。而IOCTL又是通過URB(USB request blocks)來實現數據的傳送的。
在正式的介紹USB的驅動程序之前,先還是來看看USB的物理和邏輯結構。

傳輸方式
在USB的數據傳送的方式下,有四種的傳輸方式:控制(Control)同步 (isochronous)中斷(interrupt)大量(bulk)。如果你是從硬體開始來設計整個的系統,你還要正確選擇傳送的方式,而作為一個驅 動程序的書寫者,就只需要弄清楚他是採用的什麼工作方式就行了。
通常所有的傳送方式下的主動權都在PC邊,也就是host邊。

控制(Control)方式傳送：控制傳送是雙向傳送，數據量通常較小。USB系統軟 件用來主要進行查詢、配置和給USB設備發送通用的命令。控制傳送方式可以包括8、16、32和64位元組的數據，這依賴於設備和傳輸速度。控制傳輸典型地 用在主計算機和USB外設之間的端點(Endpoint)0之間的傳輸，但是指定供應商的控制傳輸可能用到其它的端點。

同步(isochronous)方式傳送：同步傳 輸提供了確定的帶寬和間隔時間（latency)。它被用於時間嚴格並具有較強容錯性的流數據傳輸，或者用於要求恆定的數據傳送率的即時應用中。例如執行 即時通話的網絡電話應用時，使用同步傳輸模式是很好的選擇。同步數據要求確定的帶寬值和確定的最大傳送次數。對於同步傳送來說，即時的數據傳遞比完美的精 度和數據的完整性更重要一些。

中斷(interrupt)方式傳送：中斷方式傳輸主要用於定時查詢設備是否有中斷數 據要傳送。設備的端點模式器的結構決定了它的查詢頻率，從1到255ms之間。這種傳輸方式典型的應用在少量的分散的、不可預測數據的傳輸。鍵盤、操縱杆 和滑鼠就屬於這一類型。中斷方式傳送是單向的並且對於host來說只有輸入的方式。

大量(bulk)傳送：主要應用在數據大量傳送傳送和接受數據上，同時又沒有帶寬和間隔時間要求的情況下，要求保證傳輸。印表機和掃描儀屬於這種類型。這種類型的設備適合於傳輸非常慢和大量被延遲的傳輸，可以等到所有其它類型的數據的傳送完成之後再傳送和接收數據。

USB將其有效的帶寬分成各個不同的楨(frame),每楨通常是1ms時間長。每個 設備每楨只能傳送一個同步的傳送包。在完成了系統的配置信息和連接之後,USB的host就會對不同的傳送點和傳送方式做一個統籌安排,用來適應整個的 USB的帶寬。通常情況下,同步方式和中斷方式的傳送會佔據整個帶寬的90%,剩下的就安排給控制方式傳送數據。
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