第3节       设计说明

3.1.       概要设计

该任务主要包括上位机USB驱动开发、LPC2440 下位机程序开发、调试三部分。其中LPC2440 下位机程序开发部分已经完成，不需要再行设计和开发。因此接下来的任务主要由上位机USB 驱动开发和调试两部分构成。严格来说调试又分检测软件的编写和整体调试两部分。因此我们的设计工作主要如下几部分(图3-1-1)。

上位机USB驱动设计：采用WDM驱动设计模式开发，遵循严格的USB2.0规范，实现即插即用、数据传输等驱动功能。为提高驱动的稳定性和传输数据的准确性，在USB驱动编写阶段加入过虑驱动，主要实现传输的数据过虑、剔除异常数据，同时为支持多电源状态，在编码阶段还需加入了电源管理模块，提高USB驱动的适应性和稳定性。USB驱动安装也是该部分设计的需要的注意的问题，由于采用WDM模式进行设计，因此我们采用编写inf文件、手动安装。

检测软件设计：采用Microsoft Visual C++ 6.0编写，主要实现USB数据传输等功能，方便与最后的整体调试。

整体调试：该部分主要包括Windbg调试和检测软件调试两部分。该整体调试采用白盒测试，对所有的功能或这特功能进行一一检测，并与测试用例结果对比。在测试当中，用例的选择采用边缘化数据和局部数据双重测试，保证测试的准确性。

3.2.       驱动模型

Windows 驱动程序模型(Windows Driver Model，WDM) 是一种模型结构，它建立在物理设备对象(Physical Device Object，PDO) 和功能设备对象(Functional Device Object，FDO) 的结构化分层基础上。WDM模型为了适应即插即用系统，重新定义了驱动程序分层，它至少存在总线驱动程序和功能驱动程序，根据需要还可以选择过滤器驱动程序。通常情况下，连接到总线的每个物理部件都有一个PDO，承担由硬件实现的低级设备控制的责任。更高级软件则都存在一个FDO。当存在IPO 操作时，IRP 请求包( IPO Request Packet) 首先被送到上级过滤器驱动程序，然后被一级一级的往下传递,最后由总线驱动程序完成对设备的操作。

USB 系统驱动程序采用WDM结构,具体结构如图3-2-1 所示。其中设备驱动程序位于整个结构的最顶层，它不直接操作硬件,而是通过USBD 接口传递请求。

3.3.       详细设计

Window下USB驱动开发主要分驱动程序，安装和调试几个方面进行设计。其中程序设计相对复杂，包括对USB数据结构、WMI、电源管理、PNP等进行分析和设计。安装和调试相对简单，安装阶段主要的任务是编写配置文件( .INF)，调试阶段的任务主要针对驱动的读写进行测试，如果读写成功，说明驱动运行正常。

3.3.1.  构建VC++6.0编译环境

微软提供的DDK只是一个编译环境，只能在CMD中进行输入Build进行调试，这种调试凡是特别不方便，CMD调试的错误结果只能显示代码的行号，无法做到错误适时定位。其实在实际的驱动开发过程当中已经很少在CMD中调试了，大多数的程序员都是采用VC++6.0开发环境来进行调试的。VC++6.0本身并未Windows驱动的调试环境，需要自己手动配置，如下图解构造VC++6.0的编译环境；

一、设置添加新的编译环境，命名为Driver_Check，操作步骤：[Build]—>[Configurations]如图3-3-1-0；

二、设置C/C++环境，进入 [Project]—>[Settings]—>C/C++，然后将想如下代码拷贝到Project Options当中。

三、设置Link环境，进入 [Project]—>[Settings]—>Link，然后将想如下代码拷贝到Project Options当中。

四、添加相关路径，进入[Tools]—>[Options]—>Directories，将WINDDK的相关文件路径添加到其中，并置顶，如下图解。

通过以上的步骤，设置VC++6.0 DDK的编译环境基本完成。然而、对于USB的开发还需要在Link中加入wmilib.lib hidclass.lib usbd.lib ntoskrnl.lib这几个链接库。