VC的HID人机接口设备设计+技术发展+需求分析 第5页本文来自辣'文*论-文.网
3.2.2 ST2211U芯片简介
ST2211U芯片是个8位集成微控制器，带有硅栅CMOS技术。真正的静态CPU核心、电源中断模式结合双振荡器的设计，使得ST2211U适合于省电且长的电池生命设计。ST2211U芯片整合各种逻辑，以支持系统设计者所需要的片上功能。这对于系统复杂度低，尺寸小，低成本来说很重要。
ST2211U以内存访问最大达32M字节的容量，适合大数据量的产品为特性。为扩展ROM,SRAM或者其他设备配置了两个芯片的选择。最大的单个设备内存占8个字节也是有可能的。
一个DMA通道保证了高速数据传输的可能性与易用性。源指针及目标指针都可以指向整个带15位指针的内存空间及空寄存器。
ST2211U芯片有28个I/O口，分成4个端口，Port-A ~ Port-D。每个针脚都可以进行输入或输入编程。有两种选择：将Port-C上拉或者下拉为输出，并且仅上拉其他端口为输入。一旦输出，Port-C就有开汲式或者CMOS方式可以选择，其他端口仅使用CMOS方式。当Port-B/C/D具有其他系统功能时,Port-A设计成为去反弹且能触发中断的键盘扫描端口。当被分配其他功能的时候，所有的I/O口都可再编程。这样扩展了功能信号的灵活性。
ST2211U配置了一个SPI串行通信端口来满足不同的通信方式。
USB通信方式应用越来越广泛，ST2211U以一个PLL，一个3.3V稳压器，以及一个USB2.0全速设备引擎来满足市场大数据传输的需求。不仅支持固件库、Windows驱动，还支持HID、Smart Card及Mass Storage三大类。
Smart card的接口是ST2211U芯片的另一个的特性。ST2211U支持ISO7816-3、EMV这些智能卡标准。这个接口可以使用USB与计算机使用CCID协议进行通信。
ST2211U芯片为电源管理配置了一个低电压探测器。外部电源状态可以被检测，并报告给管理软件。内置的看门狗是良好设计的必备功能。
ST2211U为有效率的开发流程配置了ICE调试接口。不仅具有硬件模拟器，软件模拟器也同时节省了开发者进行系统设置与编程。
集成了上述的功能，ST2211U单芯片微处理器适用于读卡器、PDA、翻译器、电子记事本及其他消费性产品。
3.3 主要功能
应用界面模块调用了如HidD_GetHidGuid，SetupDiGetClassDevs，CreaterFile，HidD_GetAttributes等API函数对人机接口设备进行枚举，枚举完成后即可对其进行读写。
HID驱动模块，编写了设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符、HID描述符以及报告描述符。实现了HID设备配置过程。
键盘模块，实现了0~9这10个数字键，以及清除键的功能。
LCD模块，实现LCD显示功能，可以清晰的显示设备与主机交流的数据，如键值等。
3.4 本章小结
本章描述了本项目的系统框架，并对开发平台APG8201进行了简要介绍，以及各个主要模块的功能描述。
4 基于VC的HID上位机软件开发4.1 Windows驱动程序模式4.1.1 Windows驱动方式
Windows设备驱动方式主要有三类:即VxD(虚拟设备驱动程序)、KMD(内核模式驱动程序)和WDM(Windows设备驱动程序模型)。毕业论文
http://www.751com.cnVxD(Virtual X Driver)，用于对各种硬件资源识别，管理、文持着系统的运作。VxD运作在INTEL系列CPU保护模式下的RINGO，拥有对硬件的最高控制权。本文来自辣'文*论-文.网
KMD(Kernel Mode Driver)，该类驱动程序运行于Windows NT的KERNEL模式下，类似于RING0。VxD和KMD是两种不同的驱动程序，同一设备在不同的操作系统下，要分别编写驱动程序。
WDM(WIN32 DRIVER MODEL)即WIN32设备驱动程序模型，是微软从Windows 98开始，推出的一个新的驱动类型，它是一个跨平台的驱动程序模型，不仅如此，WDM驱动程序还可以在不修改源代码的情况下经过重新编译后在非Intel平台上运行，毫不夸张地讲，WDM算得上是21世纪的驱动程序框架。它旨在简化驱动程序的开发，在实现对新硬件支持的基础上，减少开发驱动程序的数量和降低驱动程序复杂性。WDM驱动程序模型，统一驱动程序架构，实际上WDM驱动程序，具有Windows NT内核态驱动程序、Windows95即插即用和电源管理特性。
WDM除了核心模型描述设备驱动程序的标准结构外，还为常见类型的设备实现了一个模块化的、分层次类型的总线驱动程序和类驱动程序。WDM是一种通用的驱动模式，总线驱动程序支持通用串行总线、IEEE 1394总线等，类驱动程序则为实现标准Windows功能提供条件。WDM支持跨平台，编写的WDM驱动程序可以在Windows98, Windows2000, Windows XP下运行。
4.1.2 WDM驱动程序的分层结构
WDM体系结构实现分层处理，即设备驱动被分成了若干层，每层驱动再把I/O请求划分成更简单的请求，以传给下次驱动执行。最底层驱动程序在收到I/O请求后，通过硬件抽象层，与硬件发生作用，从而完成I/O请求工作。驱动程序模型如图4-1所示。此外，WDM模式引入了两个新类描述硬件，一个PDO对应一个真实硬件，一个硬件只允许一个PDO，但可以有多个FDO，在驱动程序中，我们不直接操作硬件而是操作相应的PDO与FDO。图4-1 WDM驱动程序体系结构
用户模式与内核模式通讯流程是:应用程序通过WIN32提供的API调用，向WIN32子系统发出命令；WIN32子系统通过标准的系统调用与内核层的I/O管理器通讯，将用户程序的API调用转换成IRP (I/O Request Package)包；I/O管理器将1RP包传递给指定的设备驱动程序；设备驱动程序再将IRP转换为相应的硬件抽象层HAL(Hardware Abstraction Layer)调用并传递给HAL层，最后由HAL与硬件直接打交道，得到用户程序需要的数据，并沿原路通过设备驱动程序、I/O管理器和WIN32子系统返回到用户程序。
4.2 USB接口HID类驱动原理
4.2.1 USB设备驱动体系
USB设备驱动程序是基于WDM的，USB驱动程序的构成层次如图4-2所示。其中USB客户驱动程序通过Windows系统提供的USB类驱动程序接口（USBDI）与下层驱动程序通信。在USB设备可用之前，必须对其进行配置和接口选择，然后所选择的接口的各个管道才是可用的。在USBDI的基础上进行编程将大大简化，用户不用关心IRP的类型，而只需要在相应的分发例程中通过构造USB块并将其通过USBDI发送下去就可以实现对USB设备的控制了。
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