CN102339260A - 一种实现usb设备免驱动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种实现USB设备免驱动的方法，首先将USB设备定义为USB存储设备，并且将该USB设备的操作协议扩展为SCSI命令集的一部分，然后利用扩展的SCSI命令集对USB设备进行操作。采用本发明，USB设备连接计算机之后采用USB存储设备的驱动程序，不需要额外安装专用驱动程序，这样可以避免不同操作系统的驱动程序不兼容的问题。

Description

一种实现USB设备免驱动的方法

技术领域

本发明涉及USB设备领域，特别涉及一种实现USB设备免驱动的方法。       

背景技术

随着USB设备技术的发展，USB设备更加广泛应用于个人计算机和外围设备之间的连接。在访问USB设备的过程中，运行于计算机的应用程序必须通过驱动程序进行数据传输。如果专用的USB设备采用专用的USB驱动程序，USB设备连接计算机之后需要安装该专用驱动程序，这种方式需要针对不同的操作系统编写不同的专用驱动程序，否则会导致驱动程序不兼容，会带来很多的麻烦。

所以迫切需要一种不需要安装专用驱动程序就能使用的USB设备，这样就可以为USB设备的使用提供更大的便利。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现USB设备免驱动的方法，使USB设备不用安装驱动就可以使用。

本发明提供一种实现USB设备免驱动的方法，包括以下步骤：

1.1、连接USB设备与主机端，所述USB设备向所述主机端枚举并自定义为存储设备；

1.2、主机端根据USB存储设备规范向所述USB设备发送命令，所述USB设备向主机端作出零存储容量的响应；

1.3、所述主机端的应用程序获取所述USB设备名称并建立与所述USB设备对应的句柄，基于预定义的USB设备操作协议并通过预定的函数调用所述句柄向所述USB设备发送操作命令；

1.4、所述USB设备接收所述操作命令并解析，依照所述预定义的USB设备操作协议进行操作并返回结果。

所述步骤1.1进一步包括以下步骤：

2.1、连接所述USB设备与主机端；

2.2、所述主机端向USB设备发送设备描述符请求；

2.3、所述USB设备自定义为存储设备并向主机端发送设备描述符；

2.4、所述主机端读取所述设备描述符。

所述设备描述符包括配置描述符，所述配置描述符又包括接口描述符，所述接口描述符包括端点描述符的数目、USB设备种类以及传输数据所用到的相关操作协议。

所述步骤1.2中，主机端根据USB存储设备规范向所述USB设备发送SCSI命令集中的CBW命令，所述USB设备向主机端作出零存储容量的响应后，所述主机端停止向USB设备发送与存储设备相关的命令。

所述步骤1.3中，所述应用程序查找已成功枚举的USB设备并建立USB设备列表，获取该表中USB设备的接口列表，根据所述接口列表查找获取USB设备名称。

所述步骤1.3中，所述应用程序建立所述USB设备的句柄后，基于预定义的USB设备操作协议并通过API函数调用所述句柄向所述USB设备发送基于所述USB设备操作协议的操作命令。

所述步骤1.4中，所述USB设备接收并解析所述操作命令后，还对其类型进行判断：

若所述操作命令属于一般的SCSI命令集，则所述USB设备返回相关描述符；

若所述操作命令属于基于所述USB设备操作协议的操作命令，则依照所述USB设备操作协议进行操作并返回结果。

采用本发明所述的一种实现USB设备免驱动的方法，首先将USB设备定义为USB存储设备，并且将该USB设备的操作协议扩展为SCSI命令集的一部分，然后利用扩展的SCSI命令集对USB设备进行操作。采用本发明，USB设备连接计算机之后采用USB存储设备的驱动程序，不需要额外安装专用驱动程序，这样可以避免不同操作系统的驱动程序不兼容的问题。

附图说明

图1是本发明的流程图；                                

图2是本发明的USB设备枚举过程中设备描述符框图；

图3是本发明的USB设备和主机端的数据传输框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

首先介绍一下相关词汇的含义：USB，Universal Serial BUS，通用串行总线；API，Application Program Interface，应用程序接口；CBI，Command Block Interface，块命令接口；SCSI，Small Computer System Interface，小型计算机系统接口。

参见图1，图1显示了本发明的流程图100，包括：

101、连接USB设备与主机端，USB设备向主机端枚举并自定义为存储设备。

102、主机端向USB设备发送命令，USB设备向主机端作出零存储容量的响应。即主机端根据USB存储设备规范向所述USB设备发送命令，所述USB设备向主机端作出零存储容量的响应。

103、主机端应用程序建立与USB设备对应的句柄，向USB设备发送操作命令。即所述主机端的应用程序获取所述USB设备名称并建立与所述USB设备对应的句柄，基于预定义的USB设备操作协议并通过预定的函数调用所述句柄向所述USB设备发送操作命令。

104、USB设备接收操作命令并解析，依照预定义的USB设备操作协议进行操作并返回结果。

下面从四个方面来介绍一下以上步骤的实现过程：

⑴、USB设备的枚举过程：参见图2，USB设备连主机端之后，主机端首先向USB设备发送设备描述符请求(Get DeviceDescriptor)，USB设备上报设备描述符，该描述符包括USB设备的类别(USB1.1或者USB2.0)、USB设备的产品ID和设备ID、USB设备的描述字符串以及配置描述符的数目等等。然后，主机端向USB设备发送配置描述符请求，发送该请求的次数由设备描述当中上报的数目决定，USB设备的配置描述符主要包含了USB设备的接口描述符的数目等等。USB设备的接口描述符包含了端点描述符的数目、USB设备的种类(本发明将USB设备定义为存储器设备)以及USB传输过程中用到的协议(本发明采用的传输协议为Bulk-Only方式，批量传输)。主机端根据接口描述符提供的端点的数目，一个USB接口至少应包含2个以上的端点，一个用于输入数据(主机端到USB设备)，另一个用于输出数据(USB设备到主机端)。USB设备的端点描述符规定了该端点的数据缓冲区的长度和端点的种类(本发明所述USB的端点设置为批量端点)。

⑵、USB设备被定义为存储设备的过程：USB设备在枚举的过程中将自己定义为存储设备，主机端会根据USB存储设备的规范向USB设备发送CBW(Command Block Wrapper，块命令数据包)。这些CBW命令属于SCSI命令集的一部分，具体包含以下的命令：①INQUERY，USB设备发送存储设备的字符串名称；②READ LONG；③MODE SENSE；④READ10；⑤READ CAPACITY。由于本发明介绍的方式是在SCSI协议层上定义USB设备的专用操作协议，所以USB设备不是真正的存储设备，USB设备需要在READ CAPACITY这个命令的响应中，向主机端报告自己的存储容量为0，这样主机端不会发送其他操作存储设备的SCSI命令了。USB设备经过一系列的握手之后，USB设备会在PC上显示为一个移动存储设备的盘符，但是不能用鼠标点击该盘符，因为它的存储容量为0。

⑶、运行于主机端之上的应用程序访问USB设备的过程：应用程序首先查找已被成功枚举的所有USB设备，并且建立一个表。然后，应用程序根据USB存储设备的工业标志符搜索整个USB设备表，获取所有的USB存储设备的接口列表。最后，应用程序根据接口列表查找预先定义的USB存储设备名称。该名称在主机端发送CBW命令之后，由USB设备上报个主机的。应用程序找到USB设备之后，就建立句柄，接下来所有的操作都是建立在该句柄之上。所有的操作都调用API函数DeviceIoControl（对设备执行指定操作的命令），操作的方式是IOCTL_SCSI_PASS_THROUGH_DIRECT，这样用以操作USB设备的一组协议被扩展为SCSI命令集的一部分。应用程序通过这种方式，将这组扩展命令，也就是USB设备的专项操作协议，发送到USB设备。USB设备根据接收到的命令，进行相关的操作，并且返回相关的结果。

⑷、USB设备根据预先定义的操作协议进行相关操作的过程：如上所述，与USB设备进行交互的一组专项协议被扩展为SCSI命令集的一部分。USB设备接收到SCSI的命令之后，解析该命令数据包，如果该命令属于一般的SCSI命令集，那么USB设备返回和SCSI相关的描述符；如果该命令集属于SCSI命令集扩展的专项USB设备通信协议，那么USB设备解析该通信协议，并进行相关的操作和返回结果。比如，用于测量温度的温度计通过USB总线和主机端相连，该温度计作为一个设备在主机端显示成一个USB存储设备，和该设备相关的一组操作协议被定义为SCSI的命令集的扩展部分。该设备接收到SCSI命令的扩展命令，譬如测量温度这个命令，USB设备通过传感器测量环境的温度，然后通过模数转换，得到温度的数值，并且把该数值发送给主机端，紧接着还需要发送一个CSW（Command Status Wrapper，命令状态包）命令。在以上过程中，USB设备完成相关的初始化之后，不停轮询USB中断的状态。如果USB设备接收到数据，解析块命令数据包。如果该数据包是主机端发送给USB设备的数据，USB设备处理相关的数据同时向主机端发送CSW命令状态包；如果该数据包要求USB设备向主机端发送相关的数据，USB设备组织相关的数据之后打包，然后发送到USB物理总线上，再发送CSW命令状态包。

参见图3，图3显示了USB设备和主机端的数据传输实现框图，应用程序根据操作指令，调用操作系统提供的API接口(Application Program Interface，应用程序接口)访问硬盘驱动层。由于本发明介绍的这种方法将USB设备枚举成一个USB存储设备，所以应用程序访问硬盘驱动层。硬盘驱动层再将数据打包，选择批量传输的方式，将数据包发送到USB物理总线上。USB设备从物理总线上接收数据，针对不同的数据包，USB设备需要向主机端发送不同的回应。如果该数据包是一个CBW(Command Block Wrapper，命令块数据包)，USB设备需要发送一个CSW(Command Status Wrapper)。针对所述的Read Capacity这个命令块，USB设备应该上报主机端该设备的存储容量都为0，这样主机端不会向该USB设备发送存储设备的操作命令。如果该数据包是一条USB设备的专项操作命令，USB设备根据相关的命令操作外围相关的设备。

综上所述，本发明首先将一种将专用的USB设备定义成USB存储设备。在主机端，该USB设备显示作为一个USB存储设备。该USB设备的操作命令集被扩展为SCSI命令集的一部分，这样应用程序可以将USB设备的操作命令打包成一个SCSI命令发送给USB设备，USB设备可以解析该命令数据包，进行相关的操作。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种实现USB设备免驱动的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.1、连接USB设备与主机端，所述USB设备向所述主机端枚举并自定义为存储设备；

1.2、主机端根据USB存储设备规范向所述USB设备发送命令，所述USB设备向主机端作出零存储容量的响应；

1.3、所述主机端的应用程序获取所述USB设备名称并建立与所述USB设备对应的句柄，基于预定义的USB设备操作协议并通过预定的函数调用所述句柄向所述USB设备发送操作命令；

1.4、所述USB设备接收所述操作命令并解析，依照所述预定义的USB设备操作协议进行操作并返回结果。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1.1进一步包括以下步骤：

2.1、连接所述USB设备与主机端；

2.2、所述主机端向USB设备发送设备描述符请求；

2.3、所述USB设备自定义为存储设备并向主机端发送设备描述符；

2.4、所述主机端读取所述设备描述符。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设备描述符包括配置描述符，所述配置描述符又包括接口描述符，所述接口描述符包括端点描述符的数目、USB设备种类以及传输数据所用到的相关操作协议。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤1.2中，主机端根据USB存储设备规范向所述USB设备发送SCSI命令集中的CBW命令，所述USB设备向主机端作出零存储容量的响应后，所述主机端停止向USB设备发送与存储设备相关的命令。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤1.3中，所述应用程序查找已成功枚举的USB设备并建立USB设备列表，获取该表中USB设备的接口列表，根据所述接口列表查找获取USB设备名称。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤1.3中，所述应用程序建立所述USB设备的句柄后，基于预定义的USB设备操作协议并通过API函数调用所述句柄向所述USB设备发送基于所述USB设备操作协议的操作命令。

7.如权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤1.4中，所述USB设备接收并解析所述操作命令后，还对其类型进行判断：

若所述操作命令属于一般的SCSI命令集，则所述USB设备返回相关描述符；

若所述操作命令属于基于所述USB设备操作协议的操作命令，则依照所述USB设备操作协议进行操作并返回结果。

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