基于嵌入式操作系統的USB設備驅動程序的開發研究

陳瀟　芮敏華

摘要：在嵌入式操作系統中，開發一種支持智能設備與主機之間通過USB設備驅動控制程序，可以滿足嵌入式操作系統的控制和通信需求。基于嵌入式操作系統的USB設備驅動程序，能夠快速便捷的建立操作系統主機和智能設備之間的連接，保證數據傳輸的安全穩定。因此，本文主要基于嵌入式操作系統的USB設備驅動程序的開發進行研究，旨在通過對USB設備驅動程序的開發細節和注意點進行詳細闡述，為嵌入式操作系統的USB設備驅動程序的開發和驗證提供技術保障。

關鍵詞：嵌入式操作系統? USB? 設備驅動? 程序開發

引言

隨著科學技術的不斷發展，嵌入式操作系統在航空、電子消費、通信等領域的運用也越來越廣泛。借助于嵌入式操作系統具備功能成熟，技術完善等特點，在程序的開發中往往 可以有效的縮短開發周期，從而有效降低成本，也能夠保證程序的開發品質。

1 嵌入式操作系統USB設備工作原理

嵌入式操作系統下的USB設備主機的工作原理為利用通用串線來實現電腦與外部智能設備的連接。嵌入式操作系統USB設備能夠管理數據流從設備傳輸到USB設備之間的切換，實現數據的運行、喚醒、復位以及掛斷等工作狀態。USB設備連接到電腦設備主機，通過USB設備驅動程序的識別，進行相應的工作狀態改變，并保證設備的連接。嵌入式操作系統下的USB 設備驅動能夠通過機的驅動程序向設備發送中心復位信號，保證設備處于默認狀態;同樣驅動程序讓主機為連接設備分配一個地址，確保主機通過USB了解連接設備的能力，通過設備驅動程序獲取相應的描述符，確保主機的驅動能否支持當前的設備數據連接。

2 嵌入式操作系統的實用意義

在USB設備驅動程序的開采中，運用嵌入式操作系統，往往能夠實現設備的功能性和可靠性提高以及成本功耗降低的應用價值。嵌入式操作系統主要運用以程序應用為核心，通過計算機技術為設計基礎，讓計算機軟件和硬件能夠進行更新換代的專用計算機操作系統。由于嵌入式操作系統往往具備較小的體型，容易攜帶，在運用上具備一定的專用性，可靠性較高等特點，在工業和信息管理上具備較高的應用價值。同樣嵌入式操作系統往往能夠實現網絡與人機管理交叉的能力，能夠實現微控制的便捷性。在USB設備驅動程序的開發中，運用嵌入式操作系統能夠確保USB設備具備實用性和低成本生產性，同樣也能夠克服傳統的控制系統能力不足和更新較慢以及控制系統的非實時性的多種缺點。因此在USB驅動程序的開發中運用嵌入式操作系統顯得尤為重要。

3 USB設備驅動程序開發

3.1程序構建框架

在嵌入式操作系統的USB設備驅動程序的開發中，需要構建程序框架。程序構建框架需要有主機堆棧、驅動程序和設備驅動程序以及應用軟件構成。主機堆棧包括總線驅動程序和主機控制驅動程序以及客戶軟件構成，客戶軟件是應用代碼，總線驅動程序是保證設備與主機之間的數據傳輸，控制驅動程序是輔助數據控制狀態的轉換。

3.2驅動程序的開發設計

在嵌入式操作系統的USB 設備驅動程序開發中，為了實現嵌入式系統的需求多樣化和工作穩定安全，可以利用VI5系列芯片來實現數據的采集處理和通信功能確保數據在設備與主機之間高速和實時傳輸。

在驅動程序的構建框架下，嵌入式操作系統可以利用C語言實現程序編程語言，進而實現設備書籍的初始化和數據傳輸功能。同樣在驅動控制程序的調用中需要不同模塊之間的使用。

在驅動程序的各個模塊實現中，需要實現設備查找階段和詳細信息獲取階段。設備查找階段主要完成USB庫的打開和設備數量和基本簡單信息的獲取。詳細信息獲取階段根據調用者在設備查找階段后，選擇的設備獲取設備的詳細信息。其中設備查找階段提供接口函dev_ num_ get（）。在初始化的過程中，首先調用QT的監聽函數對USB設備進行檢測，調用cyusb_ open（）函數獲取當前設備數量，初始化庫并且構建設備的專用信息結構體。根據所檢測到的USB設備數量，依次調用相應的函數獲取設備的句柄將所需信息通過接口參數返回給調用程序。詳細信息獲取階段主要設置接口函數select_ dev_ info（）。分別調用和 獲取設備信息和設備配置信息，函數內對設備信息的獲取直接調用信息函數和配置函數，將獲取的信息存入對應的結構體內，整體的設備初始化過程時序圖中。

基于嵌入式操作系統的USB設備驅動程序的讀寫模塊。實現下讀寫模塊分為固件寫操作和數據寫操作，對固件程序文件和數據文件采用文件操作的方式打開，對打開的過程要進行檢查.。用多線程進行數據讀寫，分別設計發送和接收線程，每進行一次寫操作將寫入的數據在界面上實時顯示，并接收一次返回的數據，根據返回的消息值確認數據是否寫入成功。對設備驅動程序返回的錯誤信息值存入對應控件的字符串，最終在界面上顯示，從而確保去對程序得以實現。

3.3 USB設備驅動程序功能實現

在基于嵌入式操作系統的USB設備驅動程序的功能實現中，需要完成USB設備系統的內存分配，確保驅動程序的操作系統能夠對USB進行具體的類型注冊，通過調用函數進行USB類的結構注冊，確保USB 設備注冊的結構覆蓋名稱、狀態和接口、配置、函數等相關信息。同樣在USB設備的初始化中，需要運用驅動程序來確保USB 設備在嵌入式操作系統下能夠進行相應的操作，完成內存的分配和模式的選擇以及配置的操作等相關情況。在數據傳輸中，USB 設備的驅動程序能夠實現數據的傳輸和接受，需求端點能夠實現數據的輸入輸出處理。通過對USB設備驅動程序的詳細功能定義，確保USB設備的功能能夠在類協議下實現USB設備的所有屬性和功能的實現，因此在嵌入式操作系統下的USB 設備驅動呈現能夠配置相應的描述符，進而實現USB設備驅動呈現的功能實現。

3.4 USB設備驅動系統測試

在嵌入式操作系統的USB設備驅動程序的系統測試中，需要對USB設備驅動程序靖邊縣防護測試與修改，確保USB設備的驅動程序能夠實現其功能的穩定性。同樣在USB設備驅動程序系統的測試中，需要運用CDC-ACM類來實現，確保在嵌入式操作系統下的USB設備驅動程序能夠實現與主機的數據傳輸，確保反復測試下的驅動程序具備穩定性高和安全性強的特點。同樣借助于嵌入式操作系統具備功能成熟，技術完善等特點，在USB設備驅動程序的開發中往往可以有效的縮短開發周期，從而有效降低成本，也能夠保證驅動程序的開發品質。

4 結束語

由此可見，在嵌入式操作系統的USB 設備驅動程序中，需要對驅動程序的工業控制和訪問控制進行創新，確保開發實現下的USB設備驅動程序能夠適用于通信網關、和協議轉換器等多種類型的應用。確保開發下的USB設備能更快更便捷的反應相關的數據連接和傳輸，讓嵌入式操作系統的USB 設備驅動程序的開發能夠具備更高的傳輸安全性和兼容性，保證驅動程序能夠在嵌入式操作系統領域得到廣泛應用。

參考文獻

[1]段沛沛，趙明.基于嵌入式操作系統的USB設備主機驅動程序的設計[J].福建電腦，2008（11）：170-171.

[2]劉科.嵌入式Linux操作系統下EZ-USB設備驅動程序的設計與實現[D].重慶大學，2007.

[3]楊飛，安錦文，李中健.嵌入式操作系統Vx Works下CPCI設備驅動程序開發[J].計算機測量與控制，2007（05）：677-679.