基于USB通信设备类的虚拟串口研究与设计

代号分类号学号密级10701TP393.1公开0920121322题（中、英文）目基于USB通信设备类的虚拟串口研究与设计ResearchandDesignofVirtualSerialPortBasedonUSBCommunicationDeviceClass作者姓名韦立明指导教师姓名、职务权义宁副教授学科门类工学提交论文日期二○一二年一月学科、专业计算机系统结构西安电子科技大学学位论文独创性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要USB接口由于支持热插拔和标准统一等特点得到了广泛应用，越来越多的电脑设备开始采用USB接口进行数据的传输，而如何在不改变现有应用软件的情况下，将设备移植到USB接口成为人们研究的热门。论文以USB通信设备类中的抽象控制模型为基础，研究了通信设备类及实现虚拟设备的原理，设计并实现了基于通信设备类的虚拟串口驱动程序。论文研究设计了基于通信设备类的虚拟串口驱动程序的结构和实现方案，程序主要由通信命令转换和数据传输两部分构成，通信命令转换符合通信设备类中抽象控制模型的规范，数据传输部分对现有虚拟串口的实现技术进行了改进。论文的主要工作如下：(1)研究了USB协议的请求和传输模式，分析了通信设备类实现虚拟设备的方案。(2)给出了一种符合通信设备类中抽象控制模型的虚拟串口实现方案。该方案提供了一种基于通信设备类开发虚拟设备的模板，对设计中的诸多问题进行了详细的说明，并改进了虚拟串口驱动程序中数据的处理流程。(3)将改进后的数据处理流程应用于虚拟串口的实现中，生成了一种基于通信设备类的稳定、高速的虚拟串口。最后，在ActiveSync软件下对虚拟串口驱动程序进行了测试，达到了预期目标。关键字：通信设备类虚拟串口驱动抽象控制模型Windows驱动模型AbstractUSBinterfacesupportsplugandplaywhichhasunifiedstandards,soithasawiderangeofapplications.MoreandmorecomputerdeviceuseUSBinterfacetotransferdata,sohowtomakemanyolddeivestosupportUSBinterfacewithoutchangingcurrentapplicationisbecomingthehotfield.USBCommunicationDeviceClassandit'sabstractcontrolmodelarestudied,principlesofCommunicationDeviceClassandimplementationtechniquesofabstractdevicearealsoanlyzedinthethesis.Onthebasisofthis,designandimplementationofvirtualserialportdriverbasedonCommunicationDeviceClassaregiven.TheoverallstructureandimplementationschemeofvirtualserialportdriverbasedonCDCaredesigned.Thevirtualserialportdriverismadeupoftwopartswhicharecommunicationcommandtransfermoduleanddatatransmissionmodule.Thecommunicationcommandtransfermodulesatisfiesthespecificationofabstractcontrolmodel,andthedatatransferpartimprovesthetechniqueofcurrentvirtualserialport.Themainworksinthethesisareasfollows:(1)TherequestandtransfermodelforUSBprotocolarestudied,andtheimplementationtechniquesofvirtualserialportareanlyzed.(2)TheimplementationschemeofvirutalserialportdriverthatsatisfyabstractcontrolmodeinCDCisgaven.AnewtemplateforthedevelopmentofvirtualserialportbasedonCDCisbroughtout,anditdescribessomeissuesforthevirtualserialportdriverindetials,atthesametime,theprocessingstepsforvirtualserialportdriverisimproved.(3)Theimproveddataprocessingstepsforvirtualserialportdriverisappliedintheimplementationofvitualserialportdriver,andastable,high-speedvirtualserialportismade.Atlast,thetestforthevirtualserialportdriveronActiveSyncisgaven,andthetestresultshowthatit'sfunctionischievedtherequirementgoals.Keywords:CommunicationDeviceClassVirtualSerialPortDriverAbstractControlModelWindowsDriverModel目录第一章绪论.....................................................................................................................11.1论文研究背景及意义.........................................................................................11.2国内外研究现状.................................................................................................21.3论文主要内容和组织结构.................................................................................31.3.1研究目标...................................................................................................31.3.2研究难点及工作内容...............................................................................31.3.3论文组织结构...........................................................................................4第二章USB通信设备类研究........................................................................................52.1USB请求和传输模式.........................................................................................52.1.1USB控制请求...........................................................................................52.1.2USB数据包及事务传输...........................................................................52.2通信设备类.........................................................................................................92.2.1通信设备类...............................................................................................92.2.2抽象控制模型.........................................................................................102.3本章小结...........................................................................................................15第三章Windows驱动程序架构..................................................................................173.1Windows驱动程序架构....................................................................................173.1.1分层结构.................................................................................................173.1.2I/O请求包................................................................................................173.1.3IRP传递策略...........................................................................................193.1.4