Het schrijven van een device driver

1
Het schrijven van een device driver
voor Windows 2000
deel 2
2
Over deze presentatie

• Gedeelte over USB (30 min.)
• Gedeelte over device drivers (15 min.)
• Vragen kunnen gesteld worden na elk deelonderwerp
  en aan het einde

3
Inhoud USB
USB

• Uitleg USB protocol
• Cypress EZ-USB oplossing

4
USB protocol
5
USB protocol

• Algemeen
• Snelheden
• Lagenmodel
• Soorten endpoints
• Descriptors
• Klassespecificaties
• Driverimplementatie

6
Algemeen

• Erg gemakkelijk voor de eindgebruiker
• Erg complex voor ontwikkelaars
• Host controller, hubs en apparaten
• Piramidesysteem, max. 127 apparaten
• Apparaten bevatten min. één functie

7
Algemeen (2)

• Host controller heeft I/O adressen en IRQ
• USB root hubs en alles wat erop is aangesloten
  hebben geen I/O adressen of IRQs

8
Low speed

• Zeer langzaam 10 100 kbit/s
• Zeer goedkoop
• USB kabel permanent bevestigd
• Geen gegarandeerde snelheden

9
Full speed

• Redelijk snel 0,5 10 Mbit/s
• Redelijk goedkoop

10
High speed

• Zeer snel 25 500 Mbit/s
• Nog vrij duur en moeilijker verkrijgbaar
• Vereist speciale host controller en hubs voor
  optimale werking
• Poorten op hostcontroller en hubs zorgen voor
  compatibiliteit met Low en Full speed

11
Lagenmodel
endpoint verzameling
12
Communicatie
Pakket
Pakket
Pakket
Pakket
Pakket
Pakket

• Control verzoek
• Bulk overdracht
• Isochrone overdracht
• Interrupt overdracht

13
Soorten endpoints

• Control
• Bulk
• Isochronous
• Interrupt
• Alle bidirectioneel, initiatief vanuit host

14
Control endpoint

• Besturingsverzoeken aan het apparaat
• Gegarandeerd 10 bandbreedte
• Herhaalde verzending tot 3 maal
• Voorbeelden
• GET_DESCRIPTOR
• SET_CONFIGURATION
• SET_INTERFACE

15
Bulk endpoints

• Gebruikt overgebleven bandbreedte ?
• geen bandbreedte gegarandeerd
• Middelmatige hoeveelheden data
• Foutcorrectie en herhaald verzenden
• Voorbeelden
• Scanner data

16
Isochronous endpoints

• Gegarandeerde bandbreedte
• Grote hoeveelheden data
• Geen foutcorrectie of herhaald verzenden
• Voorbeelden
• Audio stream
• Video stream

17
Interrupt endpoints

• Gegarandeerde maximumvertraging
• (1 ms 32 ms)
• Onregelmatige kleine hoeveelheden data
• Herhaald verzenden
• Resulteert niet in een echte interrupt
• er is sprake van polling

18
Descriptors
Bron http//www.beyondlogic.org/usbnutshell/usb5.
htm
19
String descriptors

• Unicode karakterset
• Verschillende talen
• Kan naar verwezen worden vanuit
• Device, Configuration Endpoint descriptors

20
USB klassespecificatie

• Uitgegeven door USB Implementors Forum
• Definieert eisen aan device wat betreft
• descriptors
• interfaces
• endpoints
• verzoeken
• Mogelijkheid tot algemene driver
• Herkenbaar aan veld in Device descriptor

21
Driverimplementatie

• URBs USB Request Blocks
• UsbBuildXxx macros
• IoCallDriver functie

22
Einde USB protocol

• Snelheden
• Lagenmodel
• Soorten endpoints
• Descriptors
• Klassespecificaties
• Driverimplementatie

23
Vragen

• Er kunnen nu vragen over het USB protocol gesteld
  worden.

24
EZ-USB oplossing
25
EZ-USB oplossing

• Cypress EZ-USB chip
• Cypress EZ-USB toolkit
• USB MP3 device
• USB experimenteerbord

26
EZ-USB chip

• Cypress AN2131
• Snelheid effectief 6 MHz
• (24 MHz 4 klokpulsen)
• 8 kilobyte intern RAM
• Dataoverdracht van MCU naar USB module via RAM
  geheugen
• Laden van firmware via USB

27
Cypress EZ-USB toolkit

• Firmware voor Keil C51
• Keil uVision 2 benodigd
• Test programma (EZ-USB Control Panel)
• Broncode van een universele driver
• Veel documentatie

28
(No Transcript)
29
USB MP3 Device

• Twee stereo MP3 naar analoog decoders
• verbonden via SPI bus via UART met EZ-USB
  processor
• Functioneert als terugloopapparaat en genereert
  een test sinustoon via een speciaal commando
• Functioneert in de toekomst als USB geluidskaart

30
USB experimenteerbord

• 32 kilobyte extra RAM geheugen
• EEPROM via I2C bus
• 8 LEDs
• 4 drukknoppen, optioneel als interrupts
• 2 RS232 poorten
• LCD aansluiting
• Standaardheaders voor uitbreidingen voor
  printplaat Peter Klijn

31
(No Transcript)
32
USB experimenteerbord (2)

• Hardware is deze week gereed
• Als voorbeeld wordt een aangepaste driver
  geschreven
• Geschikt als voorbeeldhardware bij het schrijven
  van een eigen driver
• Geschikt om te leren werken met een 8051 processor

33
Einde EZ-USB oplossing

• Handige toolkit, inclusief alle benodigde
  broncode en documentatie
• Tenminste twee projecten maken op dit moment
  gebruik van de EZ-USB chip
• Het toekomstgerichte experimenteerbord zorgt dat
  Cypress EZ-USB voorlopig de standaard is binnen
  Fontys

34
Vragen

• Er kunnen nu vragen over de EZ-USB oplossing
  gesteld worden.

35
Slot USB
USB

• USB protocol
• EZ-USB oplossing

36
Inhoud device drivers
Device drivers

• Tips
• Vervolg uitleg over device drivers

37
Tips

• IN en OUT zijn lege strings,
• maar ze bieden wel meer duidelijkheid
• Noem dispatch routines altijd algemeen
• bijv. niet BelDispatchCreate,
• maar DispatchCreate
• Maak geen gebruik van CUString klasse
• Gebruik KdPrint i.p.v. DbgPrint

38
Uitleg device drivers
39
Uitleg device drivers

• IRQLs
• Overlapped
• Buffermechanisme

40
Interrupt Request Levels (IRQL)
Device drivers

• Code binnen een bepaald IRQL kan niet
  geïnterrumpeerd door code met een lager of gelijk
  IRQL
• Code binnen PASSIVE_LEVEL en APC_LEVEL kan wel
  worden onderbroken door het pre-emption
  mechanisme voor threads, bij hogere levels kan
  dat niet
• Hoe hoger het IRQL, hoe beperkter een driver is
  in zijn aanroepen

41
IRQL (2)
Device drivers

• HIGH_LEVEL
• Geen geheugenallocatie
• DIRQL hardware IRQLs
• DISPATCH_LEVEL
• Page faults zijn uit den boze
• APC_LEVEL
• PASSIVE_LEVEL
• Page faults mogen voorkomen

42
Overlapped

• Aanroep aan WriteFile, ReadFile en
  DeviceIoControl is altijd synchroon, ongeacht
  driverimplementatie
• CreateFile met FILE_FLAG_OVERLAPPED en
• extra parameter aan overige functies ?
• langdurige operaties gaan asynchroon

43
Buffermechanismen

• Buffered I/O
• Direct I/O
• In
• Uit

44
Buffered I/O
Kernel mode
User mode
Invoerbuffer
Systeembuffer
uitvoering DispatchDeviceControl routine
Uitvoerbuffer
Systeembuffer
45
Direct I/O (in)
Kernel mode
User mode
gebruikersbuffer wordt gevuld
MDL
MDL wordt gemapt in het geheugen
uitvoering DispatchDeviceControl routine, waarbij
gebruikgemaakt wordt van inhoud van gemapt
geheugen
46
Direct I/O (uit)
Kernel mode
User mode
MDL
MDL wordt gemapt in het geheugen
uitvoering DispatchDeviceControl routine, waarbij
geschreven wordt naar gemapt geheugen
inhoud van gebruikersbuffer wordt gebruikt
47
Einde uitleg device drivers

• IRQLs
• Overlapped
• Buffermechanismen

48
Vragen

• Er kunnen nu vragen over device drivers gesteld
  worden.

49
Slot device drivers
Device drivers

• Tips
• Uitleg over device drivers

50
Verdere stage

• Stage duurt nog circa 11 weken
• Vrijwel elke dag tot aan de zomervakantie
  beschikbaar voor vragen over device drivers in
  lokaal 0.153

51
Vragen

• Algemene vragen over deze presentatie kunnen nu
  gesteld worden.

52
Einde

• Deze PowerPoint presentatie is desgewenst te
  downloaden vanaf
• stage.sools.com