Курсовая работа: Протоколирование обмена информацией между компьютером и внешним запоминающим USB-устройством

Канал(pipe) – это логическое соединение между конечной точкой устройства и ПО хоста. Существует две модели каналов:

· потоковый канал (или просто поток, streamingpipe) – это канал для передачи данных, структура которых определяется клиентским ПО. Потоки используются для передачи массивов данных, передачи данных по прерываниям и изохронной передачи данных. Поток всегда однонаправленный. Один и тот же номер конечной точки может использоваться для двух разных потоковых каналов – ввода и вывода. Передачи данных в потоковых каналах подчиняются следующим правилам:

· запросы клиентских драйверов для разных каналов, поставленные в определенном порядке друг относительно друга, могут выполняться в другом порядке;

· запросы для одного канала будут исполняться строго в порядке их поступления;

· если во время выполнения какого-либо запроса происходит серьезная ошибка (STALL), поток останавливается;

· канал сообщений (messagepipe или controlpipe) – это канал для передачи данных, структура которых определяется спецификацией USB. Каналы этого типа двунаправленные и применяются для передачи управляющих посылок. Каналы сообщений строго синхронизированы – спецификация USB запрещает одновременную обработку нескольких запросов: нельзя начинать передачу нового сообщения, пока не завершена обработка предыдущего. В случае возникновения ошибки передача сообщения может быть прервана хостом, после чего хост может начать передачу нового сообщения.

Основными характеристиками каналов являются:

· полоса пропускания канала;

· используемый каналом тип передачи данных;

· характеристики, соответствующие конечной точке: направление передачи данных и максимальный размер пакета.

Полоса пропускания шины делится между всеми установленными каналами. Выделенная полоса закрепляется за каналом, и если установление нового канала требует такой полосы, которая не списывается в уже существующее распределение, запрос на выделение канала отвергается. Архитектура USB предусматривает внутреннюю буферизацию всех устройств, причем, чем большей полосы пропускания требует устройство, тем больше должен быть его буфер. Шина USB должна обеспечивать обмен с такой скоростью, чтобы задержка данных в устройстве, вызванная буферизацией, не превышала нескольких миллисекунд.

Канал сообщений, связанный с нулевой конечной точкой, называется Основным каналом сообщений (DefaultControlPipe или ControlPipe 0). Владельцем этого канала является USBD, и он используется для конфигурирования устройства. Основной канал сообщений поддерживает только управляющие передачи. Остальные каналы (они называются клиентскими каналами, ClientPipe) создаются в процессе конфигурирования устройства. Их владельцами являются драйверы устройств. По клиентским каналам могут передаваться как потоки, так и сообщения с помощью любых типов передач.

Набор клиентских каналов, с которыми работает драйвер устройства, называется интерфейсом устройства или связкой клиентских каналов.

1.4 Драйверная модель WDM

WDM (WindowsDriverModel) – новая модель архитектуры драйверов, предложенная Microsoft для Windows 2000, хотя эта архитектура развивалась, начиная с Windows 3.11, продолжая развиваться и в Windows 98 и WindowsNT, но по-настоящему полной она стала только в Windows 2000.

С точки зрения WDM, существует три типа драйверов:

· Драйвер шины – драйвер, обслуживающий контроллер шины, адаптер, мост или любые другие устройства, имеющие дочерние устройства. Для каждого типа шины в операционной системе имеется свой драйвер;

· Функциональный драйвер – основной драйвер устройства, предоставляющий его функциональный интерфейс. Этот драйвер обязателен кроме тех случаев, когда ввод-вывод осуществляется драйвером шины или драйвером фильтров шины. Функциональный драйвер по определению обладает наиболее полной информацией о своем устройстве. Обычно только этот драйвер имеет доступ к специфическим регистрам устройства;

· Драйвер фильтра – драйвер, поддерживающий дополнительную функциональность устройства (или существующего драйвера) или изменяющий запросы ввода / вывода и ответы на них от других драйверов. Таких драйверов может быть несколько, хотя их присутствие необязательно. Они могут работать как на более высоком уровне, чем функциональный драйвер или драйвер шины, так и на более низком.

В среде WDM один драйвер не может контролировать все аспекты устройства: драйвер шины информирует диспетчера PnP об устройствах, подключенных к шине, в то время как функциональный драйвер управляет устройством.

1.4.1 Драйверные слои

Согласно перечисленным выше типам драйверов, существует три типа
объектов:

· Объекты физических устройств (PDO, PhysicalDeviceObject) – эти объекты создаются для каждого физически идентифицируемого элемента аппаратуры, подключенного к шине данных;

· Объекты функциональных устройств (FDO, FunctionalDeviceObject) – подразумевает единицу логической функциональности устройства;

· Объекты фильтров устройств (FiDO, FilterDeviceObject) – предоставляют дополнительную функциональность.

В WindowsNT 5 последовательность загрузки драйверов устройств такая:

1. Во время загрузки операционной системы производится загрузка шинных драйверов для каждой известной системе шины (список шин создается при установке операционной системы и сохраняется в реестре);

2. Вызывается DriverEntry , а затем AddDevice для каждого шинного драйвера. В AddDevice создается FDO для драйвера системной шины. Затем на созданный FDO отправляется запрос IRP_MN_START_DEVICE;

3. Шинный драйвер составляет список всех устройств, подключенных к шине. Для каждого найденного устройства создается объект PDO;