八、 Windows驅動程式模型
Windows環境下驅動程式共有三類，一類是VxD（ Virtual Device Driver，虛拟裝置驅動程式），起源于Windows 3.1 時代，用于Windows 95/98/Me作業系統中；一類是KMD（ Kernel Mode Driver，核心模式驅動程式），用于Windows NT下；還有一類就是WDM（Win32 Driver Mode，Win32驅動程式模型），是微軟從Windows 98開始，推出的一個新的驅動類型，它是一個跨平台的驅動程式模型，不僅如此WDM驅動程式還可以在不修改源代碼的情況下經過重新編譯後在非Intel平台上運作，毫不誇張地講，WDM算得上是21世紀的驅動程式架構。
WMD驅動程式模型
應用程式通過API函數調用Win32系統子函數，驅動程式分為裝置驅動程式，總線驅動程式(USBD)和主要制器驅動程式(HCD)三層，它們均運作在系統的核心模式。裝置驅動程式使用IRP(I／ORequest Packet)通過總線驅動程式提供的軟體接口(USBDI，USB Driver Interface)向總線驅動程式發出I／O請求，并根據資料傳輸方向提供一個或空或滿的記憶體緩沖區；USBD負責管理資料的總線傳輸，也有裝置驅動程式與其他軟體接口的功能單元進行通信，沒有直接調用USBD，但總有一個更低層的驅動軟體發生USBD調用。主要制器驅動程式處在USB系統軟體的最底層，直接與主要制器的硬體通信，它提供了隻有總線驅動程式才能通路的主要制器驅動程式軟體接口HCDI(Host CONTROL Driver Interface)。其中，總線驅動程式和主要制器驅動程式是系統的底層驅動程式。裝置驅動程式是針對某一USB裝置的專用驅動程式。
Windows為USB裝置提供了底層驅動程式，與底層驅動程式接口的是I／O請求包(IRP)，Windows為應用程式提供的接口則是API函數。是以必須在它們之間建立一個驅動程式，在底層驅動與Win32應用程式之間傳遞消息，即裝置驅動程式。VC++、VB等軟體開發的應用程式，在裝置驅動程式的支援下，都可以調用ReadFile()、WriteFile()、DeviceIoCONTROL()等API函數向裝置傳遞主機請求。Windows系統自動将API調用轉化為IRP，裝置驅動程式把它向下層驅動傳遞。直到完成其所指定的功能再沿驅動程式棧傳回主機。
WDM還引入了功能裝置對象FDO（Functional Device Object）與實體裝置對象PDO（Physical Device Object）兩個新類來描述硬體，一個PDO對應一個真實硬體。一個硬體隻允許有一個PDO，但卻可以擁有多個FDO，而在驅動程式中我們不是直接操作硬體而是操作相應的PDO與FDO。驅動程式和裝置對象的分層情況如圖所示。
其中總線驅動程式（Bus Driver）位于最底層，控制對總線上所有裝置的通路，建立PDO代表發現的裝置。功能驅動程式（Function Driver）控制裝置的主要功能，分層在總線驅動的上面，負責建立FDO。在USB情況下，功能驅動程式必須使用USB類驅動程式通路裝置。
九、 USB裝置驅動程式開發工具
開發USB裝置驅動程式需要專門的開發工具，目前應用廣泛的工具主要有兩大類。開發裝置驅動程式一般采用以下幾種方法：1)直接使用Windows DDK，這種方法開發難度較大，設計者必須對整個體系結構有很好的了解和把握。2)使用Driver Studio，該工具軟體可為設計者提供驅動程式的整體架構，設計者隻需要專心于功能代碼設計。3)使用win Driver，這種方法開發驅動程式很容易，但工作效率不是很高。
1． Microsoft公司提供的Windows DDK(Device Driver Kit)。
它有Windows 98 DDK和Windows 2000 DDK兩個版本。Windows 98 DDK能夠開發Windows 95/98/Me/NT下的VxD、KMD和WDM驅動程式。Windows 2000 DDK 能夠開發Windows 98/Me/NT/2000下的KMD和WDM驅動程式。由于DDK基于彙編語言的程式設計方式和核心模式的調用，對沒有深厚的OS原理和程式設計水準的人員來說，任務相當艱巨。
2． NuMega公司提供的DriverStudio。
它是一個大的開發工具包，包含VtoolsD、SoftICE和DriverWorks等開發工具。 VtoolsD開發包提供了對VxD程式設計的C/C++類庫支援，利用VtoolsD中的QuickVxD工具可以快速生成VxD的C/C++代碼架構，開發者可以在此基礎上根據各自的需要添加自己的代碼。DriverWorks用于開發KMD和WDM驅動程式，并且對DDK函數進行了類的封裝，進而為開發Windows NT、Windows 2000和Widnwos98 WDM裝置驅動程式提供了一個自動化的方法。
DriverWorks，提供了VC++下的開發向導Driver Wizard，按照它的提示可以迅速地生成驅動程式的架構。這個架構結構提供可以正确執行WDM動态環境中IRP的請求，而且，也包含用于簡化系統提供的标準類驅動程式（如HID、流）和總線驅動程式（如PCI和USB）接口的類等。總之，利用DriverWorks開發WDM驅動程式，可以大大簡化開發人員的工作量、縮短開發周期以及降低開發驅動程式的難度。
十、 USB裝置驅動程式的設計
使用DriverStudio3.2開發USB裝置驅動程式。
該驅動程式的主要功能包括：從控制端點0讀取規定個數的資料、向端點0發出控制指令、從端點2批量讀資料、向端點2批量寫資料，驅動程式的開發采用DriverStudio3.2驅動程式開發包及VC++6.0，使用開發包中的向導程式DriverWizard就可以友善的生成驅動程式架構、子產品及部分程式源代碼，開發者隻需要在功能子產品中加入自己的實作程式就能完成複雜的USB裝置驅動程式設計。
1. DriverWizard生成一ISP1581驅動程式的過程：
(1)啟動DriverWizard，選擇DriverWorks Project創造一個名為USBDIO的 VC++項目;
(2)在驅動程式類型中選擇WDM Driver，WDM Function Driver,在硬體裝置所支援的總線類型中選擇USB(WDM Only)，在USB Vendor ID(廠商識别碼)中填寫0741，在USB Product ID(産品識别碼)中填寫0821;
(3)增加USB裝置端點，設定端點2為批量輸入/輸出傳輸方式;
(4)在驅動程式支援的功能項中選擇Read、Write、Device Control、Cleanup;
(5)選擇自動産生批量讀及批量寫程式代碼;
(6)在I/O請求IRP處理方式中選擇None，即IRP不排隊;
(7)在接口的打開方式中選擇Symbolic link:UsbdioDevice，即應用程式以符号連結名打開裝置;
(8)定義應用程式調用DeviceIo Control 函數對WDM驅動程式通信的控制指令。
(9)最後選擇完成并确認生成新的項目資訊，向導程式就會在usbdio目錄中生成一個名為USBDIO的項目檔案，其中包括了ISP1581驅動程式架構、子產品及部分源代碼。
2． USB裝置驅動程式的程式設計
在使用DriverWizard生成驅動程式架構、子產品及部分程式源代碼後，開發者隻需完成三個控制代碼所對應的三個功能子產品的程式設計：子產品USBDIO_IOCTL_ ID_CODE_Handler的功能是從控制端點0讀取資料，子產品USBDIO_IOCTL_ TEST_COMMAND_Handler的功能是向控制端點0發送一個控制指令，子產品USBDIO_IOCTL_DMA_COMMAND _Handler的功能是向控制端點0發送一個要求USB裝置進行DMA傳輸的控制指令，下面是第一個子產品的程式設計執行個體。
NTSTATUS USBDIODevice::USBDIO_IOCTL_ID_CODE_Handler(KIrp I)
{
NTSTATUS status =STATUS_SUCCESS;
t << "Entering USBDIODevice::USBDIO _IOCTL_ID_ CODE_Handler, " << I << EOL;
PURB pUrb;
ULONG numData;
numData=*(PUCHAR)I.IoctlBuffer();
//設定讀取的資料個數
pUrb=m_Lower.BuildVendorRequest((PUCHAR)I.IoctlBuffer(),//驅動程式存放讀取的資料的記憶體區
numData,//wLength，讀取的資料個數
0,0x0c,//bRequest 0,//wValue
TRUE,//input
TRUE,
NULL,
0x0472,//wIndex,傳輸到固件程式的讀數指令碼
URB_FUNCTION_VENDOR_ENDPOINT,
NULL);
if(pUrb==NULL)
{
I.Information() =0;
status=STATUS_INSUFFICIENT_
RESOURCES;
}
else
{
I.Information() =numData;
tatus=m_Lower.SubmitUrb(pUrb,NULL,NULL,0);
delete pUrb;
}
return status;
}
對象I包含了應用程式下傳的IRP内容，包括指令或資料等參數，函數BuildVendorRequest用來配置設定并初始化一個用于廠商請求的URB(USB Request Block)，該URB将作為下傳IRP的一個參數，通過函數SubmitUrb發送給總線驅動程式，以便完成與硬體的通信。
在初始化URB時需要了解USB的傳輸方式及傳輸協定，該功能使用了USB的控制傳輸方式，該方式包括三個階段：設定階段、資料階段和狀态階段，其中資料階段可選，開發者主要關注設定階段中的8個關鍵位元組的定義，8位元組分成了5個字段，定義了傳輸請求及相關資訊。
BmRequestType：1位元組，用來指定資料流動的方向，請求的類型，以及接收者。
bRequest：1位元組，用來指定請求。
wValue：2位元組，主機用來傳輸資訊給裝置，開發者可以根據情況自己定義。
wIndex：2位元組，主機用來傳輸資訊給裝置，開發者可以根據情況自己定義。
wLength：2位元組，包含資料階段中接下來要傳輸的資料位元組數目。
十一、USB裝置驅動程式的安裝及調用
1. USB裝置驅動程式的安裝
驅動程式編譯完成後會生成一個名為USBDIO.SYS的檔案，即USB裝置驅動程式，另外在使用向導程式WizardDriver生成驅動程式時會産生一個名為USBDIO.INF的驅動程式安裝程式，對此程式隻需稍做修改就能正常使用，具體是将類改為USB，即Class=USB，由于本驅動程式使用符号連結名打開裝置，是以删除ClassGUID選項，注意裝置辨別符必需為：%DeviceDesc%=USBDIO_DDI, USBVID_0471&PID_0821，其中0471是USB控制晶片的廠商識别碼，0821是USB裝置辨別碼。
驅動程式安裝過程是：将USB裝置加電，連入計算機的USB接口，這時候會看到Windows作業系統提示發現新硬體，提問是否安裝驅動程式，選擇是，然後選擇驅動程式所在檔案夾，選擇檔案USBDIO.INF即可完成安裝.
2. USB裝置驅動程式的調用
為了完成對驅動程式的調用，使用VC++6.0編寫USB應用程式包，程式包共由五個功能子產品組成，使用者通過調用這些子產品即可友善的完成對USB外設的控制及讀寫，這些子產品如下。
int CTRLReadData(unsigned char usbSelect，unsigned char *rbuffer，unsigned char numData)，主要功能是讀取ISP1581控制端點0發來的資料，資料存放在緩沖區rbuffer中。
int CTRLSendTestCommand (unsigned char usbSelect，unsigned short int testCommand)，主要功能是發送測試指令，變量testCommand定義了測試指令。
int CTRLSendDMACommand (unsigned char usbSelect，unsigned char dmaDirection，unsigned char ramSelect,unsigned long dmaLength)，主要功能是發送DMA傳輸指令，變量dmaDirection定義資料傳輸方向，ramSelect定義将要操作的USB外設的存儲器，dmaLength定義了資料傳輸總數。
int DMARead(unsigned char usbSelect，unsigned char *rbuffer，int len，int waitTime)，主要功能是計算機批量讀取ISP1581中的資料，而ISP1581以DMA方式從外部RAM讀取資料。
int DMAWrite(unsigned char usbSelect，unsigned char *rbuffer，int len， int waitTime)，主要功能是計算機批量寫資料到ISP1581，而ISP1581将以DMA方式寫資料到外部RAM