105032012008徐飞鸿实验七USB摄像头驱动和应用实验.doc

实验七 USB 摄像头驱动和应用实验 【实验目的】 1、了解流式设备驱动的编写过程； 2、了解 USB 总线的基本概念和 USB 摄像头驱动的基本过程 3、掌握对 USB 摄像头的控制方法 4、熟悉 EVC 和 VS.Net 的开发环境； 【实验仪器】 1、装有 Platform Builder、EVC 和 VS.Net 开发平台的 PC 机一台 2、XSBase270 实验开发平台一套 3、罗技 Pro5000 摄像头一个 【实验原理】 1、USB 总线简介： USB 的全称是 Universal Serial Bus，中文含义是“通用串行总线”，它广泛应用于计 算机领域的各个方面。1994 年 11 月，Intel、Compaq、Microsoft 等 7 家公司推出了 USB 协议规范的第一个草案，在以后的 10 年时间里，USB 协议版本从 1.1 过渡到 2.0，设备传输 速度得到了很大的提高，而 USB 也广泛应用于计算机外设和 PC 领域。 USB 被称为“通用”串行总线，具有很多优秀的特点，例如： 热插拔、自动检测、自动配置、即插即用； 低功耗设计； 接口相同，标准统一； 总线供电，可以减少设备端的体积与应用难度； 具有很好的扩展性，可以接入基于标准的大量不同种类设备，可以在一个 USB 总线上接 127 个设备； 提供四种不同的数据传输类型，适合各种不同外围设备的要求。 1.1 USB 总线拓扑结构 USB 系统主要被分为三部分：USB 的互连、USB 的设备、USB 的主机。其总线布局为有层 次的星型结构。每个 USB 系统中，Host 也就是主机控制器是整个系统中唯一的控制部分， 作为整个总线的根节点。而根集线器为 Host 提供了扩展，使它可以连接多个 Slave 和集线 器。而集线器进一步扩展了这个层次结构。在每个层次中，集线器作为星型结构的中心，为 下一级 Slave（设备）和集线器提供了扩展的可能。具体的总线拓扑结构如图 1： 图 1 USB 总线拓扑结构 1.2 USB 设备端的基本属性 USB Slave，也就是 USB 设备，是 USB 总线上的从属部分，USB 标准将 USB 集线器也归入 USB 设备的一种，因为它具有 USB 设备的普遍特性，但是由于它的功能还具有一定特殊性， 因此我们这里的 USB Slave 端暂时不包括集线器。 USB 设备通过总线与 USB 主机相连，它们根据属性不同完成不同的功能，如键盘、显示 器、鼠标、扬声器等。它们以从属的方式与 USB 主机进行通信，并受 USB 主机的控制，按照 USB 主机的要求发送与接收数据。 为了体现 USB 的通用性，协议为 USB 设备定义了若干属性：描述符(Descriptor)、类 (Class)、功能(Function)/接口(Interface) 、端点(Endpoint)、管道(Pipe)和设备地址 (Device Address)。USB 设备就是利用这些属性各自区别并被 USB Host 识别与控制。 下面简要介绍一下各种属性的作用： 描述符（Descriptor）：用来描述设备的属性与特点，USB Host 就是通过描述符来识别 不同种类的设备。 类（Class）：USB 协议以其通用性支持多种外围设备，为了驱动这些设备，USB 主机端 需要为这些设备提供符合协议的驱动。为了减少驱动开发的困难，协议将设备归纳划分 为几种不同的设备类，把功能相近的设备归为一类。 功能（Function）∕接口（Interface）：功能就是具有某种能力的设备，传统的设备一 般具有单一的功能，而随着技术的发展，一个物理设备可能具有多种“功能”。从设备 硬件角度来说，“功能”又称为“接口”，接口描述符中提供了接口所属的设备类。 端点（Endpoint）：端点位于 USB 设备中与 USB 主机进行通信的基本单元。端点的作用 与网络协议中的 SAP（服务访问点）类似，设备通过端点完成和 USB 主机端的数据通信。 每个设备允许有多个端点，而每个端点只支持一种传输方式，不同的端点标示了不同的 端点号。因此，对于四种不同的传输方式来说，每一种传输方式都有若干端点来完成传 输。 管道（Pipe）：管道为 USB 设备与 USB 主机之间数据通信的逻辑通道，管道的物理介质 就是 USB 系统中的数据线。 设备地址（Device Address）：USB 主机的客户端驱动程序通过描述符区别不同种类的 设备，而 USB 主机控制器通过设备地址来区分不同设备。