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VHDL语言实验系统—后台PC机支持程序设计-计算机毕业设计毕业论文.doc
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VHDL 语言实验系统——后台 PC 机支持程序设计
摘 要
USB 产业近几年的迅猛发展,使得传输速度和性能上都有了大幅度的提高,也使得该
技术的优势越来越明显,应用也相应的越来越广泛。学习和应用单片机的热潮始终不减,
特别是 MCS51 系列。实际上,从应用通用数字集成电路系统到广泛应用单片机,是我国
电子设计在智能化应用水平上质的飞跃。
本文主要介绍的是 PC 机上驱动程序的编写,主要包括 Windows USB 驱动程序设计,
即编写用户程序以及内核驱动并让其进行通信。在本文中,首先介绍了 USB 的发展现状,
接着介绍了编写驱动程序需要用到的一些知识,其中包括:Windows 驱动程序,USB 设
备,USB 内核驱动等的介绍。最后给出详细的开发技术以及设计程序步骤。最后对这次毕
业设计的过程进行了总结和收获。
关键词: USB 驱动 设备驱动程序 PC 机 WDM
河北大学 2009 届本科生毕业论文(设计)
2
ABSTRACT
USB technology has advanced by swift and violent in recent years,the transmission speed
and performance have improved substantially, but also makes the technology more and more
obvious, more and more extensive applications. Learning and application of microprocessor
has reduced the fever, especially MCS51 series. In fact, the universal digital integrated circuits
from the application systems to the wider use of single-chip, is the application of intelligent
electronic design level in a qualitative leap.
This paper mainly introduces the PC, the driver of the preparation, including the design of
Windows USB drivers, that is, user programs and kernel drivers and their communication. In this
article, first introduced the development of USB, and then introduced the drivers needed to
prepare some of the knowledge, including: Windows drivers, USB devices, USB kernel drivers,
etc. introduction. Finally, detailed procedures for the development of technology and design
steps. The final design of the graduation process and harvest summary.
Key words: USB Driver Device driver personal computer Windows Driver Model
河北大学 2009 届本科生毕业论文(设计)
3
目 录
一 绪论 ....................................................................................................1
1.1 课题设计背景.............................................................................................1
1.2 课题设计意义.............................................................................................1
二 系统总体模块划分 ............................................................................2
2.1 系统模块分类.............................................................................................2
2.1.1 系统硬件电路..........................................................................................2
2.1.2 实验板监控程序......................................................................................2
2.1.3 后台 PC 机支持程序 ...............................................................................2
2.2 后台驱动模块的功能和意义.....................................................................3
2.2.1 后台驱动模块的功能..............................................................................3
2.2.2 后台驱动模块的意义.........................................................................3
2.3 基于 Windows 的驱动程序概述................................................................3
2.3.1 Kernel 模式驱动程序框架构建 ..............................................................3
2.3.2 基于框架驱动程序的 WDM 概念..........................................................4
2.3.3 I/O 请求数据包........................................................................................5
三 Windows 驱动程序简介...................................................................6
3.1 Windows 驱动分类....................................................................................6
3.2 WDM 驱动程序..........................................................................................6
四 USB 设备简介 ...................................................................................8
4.1 USB 总线协议 ...................................................................................8
4.2 USB 设备简介 ............................................................................................8
河北大学 2009 届本科生毕业论文(设计)
4
4.3 USB 连接拓扑结构 ....................................................................................9
4.4 USB 通信的流程 ......................................................................................10
五 USB 内核驱动简介...............................................................................12
5.1 功能驱动与物理总线驱动.......................................................................12
5.2 构造 USB 请求包 .....................................................................................12
5.3 发送 USB 请求包 .....................................................................................12
5.4 USB 设备初始化 ......................................................................................13
5.5 USB 设备的插拔 ......................................................................................13
5.6 USB 设备的读写 ......................................................................................13
六 USB 应用程序编写过程 ..........................................................................14
6.1 选择开发环境...........................................................................................15
6.2 进行前台设计...........................................................................................15
6.3 创建 KMDF 驱动程序 .............................................................................16
6.3.1 建立 KMDF 编程环境以及驱动程序 ..................................................16
6.3.2 生成 KMDF 驱动程序 ..........................................................................16
6.3.3 安装 KMDF 驱动程序 ..........................................................................17
6.4 进行 KMDF 驱动程序与应用程序之间的通信 .....................................17
6.4.1 应用程序对驱动程序的通信................................................................17
6.4.2 驱动程序对应用程序的通信................................................................18
总结 ........................................................................................................19
谢辞 ........................................................................................................20
参考文献 ................................................21
河北大学 2009 届本科生毕业论文(设计)
5
一 绪论
1.1 课题设计背景
Windows 驱动发展,从开始到现在经历了几个阶段:VXD,NT,WDM,WDF。其中 VXD 已
经被淘汰,而 NT 式驱动是非即插即用的,在此基础上又提出一个新的驱动模型:WDM 驱动,
WDM 驱动支持即插即用,由于大多数驱动程序中都需要处理即插即用,所以 NT 式驱动已经
基本没多少人使用。但是由于 WDM 驱动的编写很繁琐,微软退出全新的 WDF 驱动。
自 Windows 2000 开始,开发驱动程序必以 WDM 为基础的,但其开发难度之大,根本不
能奢望像用户模式应用程序开发那样容易。为改善这种局面,微软推出了新的驱动程 序开
发环境。要预先指出的是,这不是另起炉灶改弦更张,而是以 WDM 为基础进行了建模和封
装,显著特点是降低了开发难度。
1.2 课题设计意义
本课题研究的是 VHDL 实验班监控,具体功能为:用户可以使用 EDA 软件编译 VHDL
硬件描述语言编写的程序,然后将得到的目标文件将通过 JTAG 口下载到 FPGA 中以得到
需要的逻辑功能。该实验系统中还包含一个基于 ARM7TDMI-S 微控制器的芯片 LPC2142,
用于运行监视、控制实验板的工作状态,并通过通信口上传到后台主机。具体是后台 PC
机通过 USB 接口与该单片机相连进行信息交互。而单片机通过用通用 I/O 口模拟的 JTAG
接口与 FPGA 芯片相连进行通信。通过本实验系统电路设计人员可以在很短时间内就可完
成电路的输入、编译、优化和仿真。
而我负责的模块为后台 PC 机驱动程序的编写,该模块为整个实验系统提供了数据传输
的通道。能够将主机上的 FPGA 的配置数据解析然后送到实验板的 FPGA 中。
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xinkai1688
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