基于WinUSB实现的嵌入式USB免驱设备通信方式(一)
前言
USB接口作为PC上最流行和通用的接口,具备可连接多种类型的设备,连接简单,即插即用,支持热插拨,多数应用场景下不需要提供独立的电源,高传输速率,高可靠性等特点,被越来越多的产品作为首选接口作为接入PC的连接方式。为了简化USB设备的开发和接入到PC系统,微软开发了WinUSB,可以将Winusb.sys作为设备功能驱动程序安装,并提供WinUSB API供应用程序访问设备。一直以来,除了USB HID设备,其他类型的设备在WINDOWS环境下需要安装驱动程序才能工作。要实现USB设备免驱,就只能使用HID设备。而HID设备传输速度慢,在有些场合必须使用Bulk类型进行批量传输时,就必须使用第三方驱动或者自己开发一个驱动,使得项目开发非常麻烦。现在好了,自从微软推出了WinUSB,在微软的最新操作系统上实现简单的Bulk类型批量传输也变得非常的方便快捷,在研发过程当中或者一些对于差异化要求不高的场合,是非常适用且容易实现的。本文致力于实现一个最简单的WinUSB通信系统,以满足此类需求。
如何让嵌入式设备枚举成WinUSB设备
系统通过USB描述符来确定以何种USB Class类型来工作。如果希望WINDOWS能够将嵌入式设备识别为WinUSB设备,则其描述符至少应当包含以下字段:
1、支持 OS 字符串描述符:
为了让 USB 驱动程序堆栈了解设备支持扩展的特征描述符,设备必须定义存储在字符串索引 0xEE 处的 OS 字符串描述符。在枚举过程中,驱动程序堆栈查询字符串描述符。如果存在描述符,驱动程序堆栈会假定设备包含一个或多个 OS 特征描述符和检索这些特征描述符所需要的数据。检索的字符串描述符具有 bMS_VendorCode 字段值。该值为1表示USB驱动程序堆栈必须用来检索扩展特征描述符的供应商代码。
#define bMS_VendorCode ( 0x01 )
// "MSFT100" : index : 0xEE : langId : 0x0000
const U8 OS_StringDescritpor[ ] =
{ 0x12, 0x03, 'M', 0, 'S', 0, 'F', 0, 'T', 0, '1', 0, '0', 0, '0', 0, bMS_VendorCode, 0 };
2、设置兼容ID特征描述符:
const U8 WINUSB_ExtendedCompatId_Descritpor[ ] =
{
0x28, 0x00, 0x00, 0x00, // dwLength
0x00, 0x01, // bcdVersion
0x04, 0x00, // wIndex
0x01, // bCount
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, // Reserved[7]
0x00, // bFirstInterfaceNumber
0x01, // RESERVED ( 0x01 )
'W', 'I', 'N', 'U', 'S', 'B', 0x00, 0x00, // compactiableID[8]
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, // subCompactiableID[8]
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 // Reserved[6]
};
注:WinUSB还支持复合设备,对于单一传输类型最简系统,我们忽略复合设备的要求即可。compatibleID字段必须指定 "WINUSB" 作为字段值。其他可以根据需求更改。
3、注册设备接口 GUID描述符:
该描述符用于区分不同的WinUSB设备。
const U8 WINUSB_ExtendedProperty_InterfaceGUID_Descritpor[ ] =
{
0x8E, 0x00, 0x00, 0x00, // dwTotalSize = Header + All sections
0x00, 0x01, // bcdVersion
0x05, 0x00, // wIndex
0x01, 0x00, // wCount
0x84, 0x00, 0x00, 0x00, // dwSize -- this section
0x01, 0x00, 0x00, 0x00, // dwPropertyDataType
0x28, 0x00, // wPropertyNameLength 'D',0,'e',0,'v',0,'i',0,'c',0,'e',0,'I',0,'n',0x00,'t',0,'e',0,'r',0,'f',0,'a',0,'c',0,'e',0, 'G',0,'U',0,'I',0,'D',0,0,0,