
- •Введение 5
- •1 Исследовательский раздел
- •1.1 Анализ существующих аналогичных систем
- •1.1.1 Обзор архитектуры устройств usb
- •1.2 Обоснование выбора программно-аппаратных средств
- •1.3 Постановка задачи
- •1.4 Развернутое техническое задание
- •1.4.1 Общие сведения
- •2.1.1 Основные дескрипторы usb драйвера
- •2.1.1.1 Дескриптор устройства
- •2.1.1.2 Дескриптор расширения устройства
- •2.1.1.3 Дескриптор конфигурации
- •2.1.1.4 Дескриптор интерфейса
- •2.1.1.5 Дескриптор конечной точки
- •2.2 Разработка функциональной схемы драйвера
- •2.2.1 Драйвер в иерархии wdm
- •2.2.2 Уровни обмена данными usb устройств
- •2.2.3 Архитектура системного драйвера usb
- •2.2.4 Основные рабочие процедуры драйвера
- •2.2.5 Управление перемещаемостью кода в драйвере
- •2.3 Разработка алгоритмического обеспечения
- •2.3.1 Инициализация драйвера
- •2.3.3 Обработка расширенных запросов ioctl
- •2.3.4 Поддержка запросов Plug and Play
- •2.3.5 Управление питанием
- •2.3.5.1 Обработка запросов irp_mj_power
- •2.3.6 Процедура деинициализации драйвера
- •2.4 Разработка программного обеспечения
- •2.4.1 Процедура DriverEntry
- •2.4.2 Процедура DriverUnload
- •2.4.3 Процедура AddDevice
- •2.4.4 Процедура передачи запроса usbd
- •2.4.5 Обработчики usbCreate и usbClose
- •2.4.6 Обработчик ConfigureDevice
- •2.4.7 Обработчики запросов на чтение и запись
- •3 Технологический раздел
- •3.1 Технология разработки драйверов для операционных систем семейства Windows
- •3.1.1 Архитектура Windows Driver Model
- •3.1.2 Выбор типа разрабатываемого драйвера
- •3.1.3 Разработка usb драйвера
- •3.2 Технология отладки драйверов в операционных системах семейства Windows
- •3.2.1 Основные отладочные тесты
- •3.2.2 Основные «проблемы», возникающие при отладке драйвера
- •3.2.2.1 Аппаратные проблемы
- •3.2.2.2 Программные проблемы
- •3.2.3 Основные отладчики и утилиты для проверки драйвера
- •3.2.3.1 Отладчик WinDbg
- •3.2.3.2 Driver Verifier
- •3.2.4 Общие приемы отладки драйвера
- •3.2.4.1 Установка фиксированных точек прерывания
- •3.2.4.2 Промежуточный вывод на экран
- •3.2.4.3 Сохранение отладочного кода в исходном тексте драйвера
- •3.2.4.4 Перехват некорректных условий
- •3.2.4.5 Обнаружение утечек памяти
- •3.2.5 Замечания по отладке драйверов
- •4 Безопасность жизнедеятельности
- •4.1 Анализ эргономических параметров рабочего места пользователя пэвм
- •4.1.1 Общие эргономические аспекты рабочего места
- •4.2 Организация рабочего места пользователя с учётом эргономических требований
- •4.2.1 Организация рабочего стола
- •4.2.2 Рабочее кресло
- •4.2.3 Работа с клавиатурой и мышью
- •4.2.4 Расположение и эргономические характеристики монитора
- •4.2.5 Внутренний объем
- •4.2.6 Рабочая поза пользователя пэвм
- •4.3 Экологическая оценка и переработка узлов компьютерной техники содержащих платину
- •4.3.1 Извлечение платины из отработанных катализаторов
- •4.3.2 Извлечение платины из радиооборудования и сплавов для электрических контактов
- •5 Экономический раздел
- •5.1 Планирование разработки драйвера с построением графика выполнения работ
- •5.1.1 Определение этапов и работ по созданию программного продукта
- •5.1.2 Расчет трудоемкости и продолжительности работ
- •5.1.3 Построение графика выполнения работ
- •5.2 Расчет затрат на разработку
- •5.3 Оценка экономической эффективности проекта
- •1 К исследовательскому разделу
- •2 К специальному разделу
- •3 К технологическому разделу
- •4 К разделу «Безопасность Жизнедеятельности»
- •5 К экономическому разделу
- •Приложение а Установка драйвера с помощью inf-файла
- •Приложение б Графические материалы
2.2.3 Архитектура системного драйвера usb
Системный драйвер USB состоит из драйвера USB и драйвера контроллера хоста. Драйвер контроллера хоста принимает от системного драйвера перечень транзакций и выполняет следующие действия [2.3]:
планирует исполнение полученных транзакций, добавляя их к списку транзакций;
извлекает из списка очередную транзакцию и передает ее на уровень хост-контроллера интерфейса шины USB;
отслеживает состояние каждой транзакции вплоть до ее завершения.
При выполнении всех связанных с командным пакетом транзакций системный уровень уведомляет об этом клиентский уровень.
До установления каналов передач из хоста в конечную точку какого-либо USB-устройства системный драйвер должен сначала определить, может ли шина обеспечить требуемую полосу пропускания для данной точки. В каждом USB-устройстве есть специальная таблица, содержащая дескрипторы конечных точек, в которых хранится значение минимально допустимой полосы пропускания для нее [2.3].
В фазе начальной инициализации системный драйвер читает эти дескрипторы и определяет необходимую суммарную полосу пропускания для USB-устройства. Хранящееся в дескрипторе значение определяет, какая доля пропускной способности шины необходима для работы конечной точки. При этом, однако, не учитываются никакие накладные расходы. Определяя общую потребность для поддержки канала к каждой конечной точке, системный драйвер USB учитывает следующее [2.3]:
число байтов данных;
тип передачи данных;
время восстановления хоста;
время заполнения битами;
уровень вложенности топологии.
Таким образом, с точки зрения вышеизложенного, наш функциональный уровень выполняет следующие действия [2.3]:
получает данные, посылаемые клиентским уровнем хоста из конечных точек каналов данных нижележащего уровня логического USB-устройства;
посылает данные клиентскому уровню хоста, направляя их в конечные точки каналов данных нижележащего уровня логического USB-устройства.
2.2.4 Основные рабочие процедуры драйвера
Драйвер реализуется как набор процедур, каждая из которых предназначена для реализации отдельного типа обращений к драйверу со стороны диспетчера ввода/вывода. Процедуры, которые необходимо поддерживать драйверу, приведены в таблице 2.7:
Таблица 2.7 - Основные рабочие процедуры драйвера
Процедура |
Описание |
DriverEntry |
Выполняется при загрузке драйвера операционной системой. Здесь драйвер регистрирует свои точки входа и выполняет общую инициализацию. |
DriverUnload |
Вызывается при выгрузке драйвера. Здесь необходимо освободить все затребованные ресурсы. |
Продолжение
таблицы 2.7
|
|
AddDevice |
Здесь создаётся объект устройства, соответствующий полученному уведомлению от менеджера устройств, и выполняется инициализация данных, специфичных для данного устройства.
|
DispatchIOCTL
|
Осуществляется обработка расширенных запросов. |
DispatchPnP |
Выполняет обработку специфичных Plug and Play запросов, таких как инициализация, остановка, удаление устройства и т.п. |
DispatchPower |
Выполняет обработку запросов управления питанием устройства |
ProcessSysControlIrp
|
Обрабатывает запросы от подсистемы инструментария Windows (WMI) |
USBCreate USBClose |
Контролируют состояние манипулятора (handle) устройства – закрытие/открытие. |
USBRead, USBWrite |
Обслуживают запросы на чтение запись данных для устройства. |