來(lái)源：?jiǎn)纹瑱C(jī)及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 作者：謝知非摘要：usb作為一種新型的接口技術(shù)在電子商務(wù)平臺(tái)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文主要介紹關(guān)于無(wú)驅(qū)動(dòng)型usb產(chǎn)品hid接口的設(shè)計(jì)過(guò)程，討論產(chǎn)品的軟硬件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一些問(wèn)題，給出參考示例代碼。

關(guān)鍵詞：usb 人機(jī)接口設(shè)備（hid） 電子商務(wù) 安全認(rèn)證 接口技術(shù)usb是由compaq(康柏)、dec、ibm、intel、nec、微軟以及northern telecom(北京電訊)等公司于1994年11月共同提出的，自1995年在comdex上亮相以來(lái)至今已廣泛地為各pc廠家所支持，近年來(lái)應(yīng)用日益廣泛。

但是，國(guó)內(nèi)的usb產(chǎn)品還是相對(duì)較少。首先，是硬件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)沒(méi)有自己usb芯片產(chǎn)品，所有的關(guān)于usb接口方面的芯片全部由國(guó)外供給，而國(guó)內(nèi)卻沒(méi)有任何技術(shù)方面的支持，因此開(kāi)發(fā)進(jìn)度很難保證。面向芯片的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)更是相對(duì)的遲緩。其次，usb產(chǎn)品的軟件研發(fā)也并不是很容易的。usb協(xié)議將設(shè)備分為不同的類(lèi)型，每個(gè)設(shè)備類(lèi)型都定義了類(lèi)似功能設(shè)備的共同行為和協(xié)議。例如，hid人機(jī)接口設(shè)備主指用于人控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作的器件。對(duì)設(shè)備進(jìn)行分類(lèi)是了消除不同硬件廠商之間的差異，相同類(lèi)型的設(shè)備都由一組標(biāo)準(zhǔn)定義的功能模塊組成。這樣，如果自己開(kāi)發(fā)的一些設(shè)備類(lèi)，可能是沒(méi)有驅(qū)動(dòng)程序的，就面臨著驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)問(wèn)題；而驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)是大家公認(rèn)的有難度的問(wèn)題等待，都限制了國(guó)內(nèi)usb產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。

usb產(chǎn)品同時(shí)也沖南昌著電子商務(wù)平臺(tái)。現(xiàn)在電子商務(wù)在社會(huì)生產(chǎn)日益廣泛，但是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，存在大量不安全的因素。因此，利用各個(gè)電子商務(wù)公司開(kāi)發(fā)出的各種密鑰管理系統(tǒng)、證書(shū)系統(tǒng)；同時(shí)，利用計(jì)算機(jī)的usb接口特點(diǎn)開(kāi)發(fā)出方便的硬件安全認(rèn)證證書(shū)，已經(jīng)成為各個(gè)認(rèn)證公司追求的安全解決方案。該產(chǎn)品以其方便、靈活、安全等特點(diǎn)，在電子商務(wù)中已經(jīng)應(yīng)用，并且近年來(lái)在金融行業(yè)與智能卡逐漸形成并立的趨勢(shì)。

1 安全認(rèn)證模塊硬件結(jié)構(gòu)圖1為認(rèn)證模塊的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)框圖。

幾乎所有的硬件廠商都有usb接口芯片的相關(guān)產(chǎn)品，選擇也很多，這里選用的是pdiusbd12。它是一種性能優(yōu)化的usb器件，通常用于基于微控制器的系統(tǒng)并與微控制器通過(guò)高速并行接口進(jìn)行通信，也支持本地dma傳輸。該器件采用模塊化的方法實(shí)現(xiàn)一個(gè)usb接口，允許在眾多可用的微控制器中選擇最合適的作為系統(tǒng)微控制器；允許使用現(xiàn)存的體系結(jié)構(gòu)并使固件投資減到最小，是開(kāi)發(fā)低成本且高效的usb外圍設(shè)備的解決方案。

微處理器和eeprom是市場(chǎng)上已經(jīng)成熟的硬件產(chǎn)品，這里采用atmel公司的單片機(jī)和xicor公司的eeprom芯片。

2 hid設(shè)備類(lèi)固件程序設(shè)計(jì)usb1.1協(xié)議定義了11種標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求，同時(shí)定義了6種有關(guān)hid控制流程的特定請(qǐng)求。其中：set_report，get_report，給主機(jī)和設(shè)備提供了一條相互傳遞數(shù)據(jù)的途徑。

usb單片機(jī)控制程序一般須實(shí)現(xiàn)三個(gè)步驟：

①初始化單片機(jī)和所有的外圍電路（包括pdiusbd12），然后進(jìn)入主程序循環(huán)；

②在接口要求中斷后必須進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序；

③固件程序須完成鑒權(quán)、加密、解密的算法。

圖2是模塊程序處理的總體流程圖，可以比較直觀地顯示程序結(jié)構(gòu)。

2.1 系統(tǒng)啟動(dòng)必須執(zhí)行的通信過(guò)程

在沒(méi)有安裝驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，主機(jī)提取51固件程序中設(shè)備描述表，然后設(shè)置usb地址。啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)程序（如果沒(méi)有正確的驅(qū)動(dòng)程序，則啟動(dòng)安裝先導(dǎo)），驅(qū)動(dòng)程序讀取設(shè)備描述表、配置描述符等，設(shè)置配置，即發(fā)出連接usb命令后，pc先讀取設(shè)備描述符，然后發(fā)出設(shè)置usb地址setup包。設(shè)置usb地址后，進(jìn)行pc客戶(hù)驅(qū)動(dòng)與設(shè)備初始化。

2.2 usb設(shè)備啟動(dòng)流程

①u(mài)sb設(shè)備接入usb口，發(fā)出連接usb命令。

②主機(jī)發(fā)出讀設(shè)備描述符兩次。

③主機(jī)根據(jù)設(shè)備描述符—廠商id、產(chǎn)品id，啟動(dòng)相應(yīng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。

④設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序初始化usb設(shè)備：

a讀設(shè)備描述符；

b讀配置描述符；

c選擇接口、端點(diǎn)（管道），確定傳輸方式。

注意：在發(fā)送配置[,接口（1），端點(diǎn)（1），接口（2），端點(diǎn)（2），…，類(lèi)，廠商等]聯(lián)合描述表時(shí)，各描述表的先后順序可隨意，主機(jī)usbd根據(jù)描述表類(lèi)型標(biāo)識(shí)區(qū)分各種分描述表。

2.3 固件主程序通信主程序

中斷后主程序主要是通過(guò)中斷事件標(biāo)志判斷并且執(zhí)行相應(yīng)的程序代碼。主程序流程簡(jiǎn)圖如圖3所示。

主程序的示例程序代碼見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充版（http://www.dpj.com.cn）。

2.4 處理主機(jī)標(biāo)準(zhǔn)控制請(qǐng)求

由于中斷程序是通過(guò)usb接口芯片觸發(fā)的，因此它必須