无驱动USB认证模块在电子商务中的应用

作者：时间：2004-12-07来源：网络收藏

摘要：USB作为一种新型的接口技术在电子商务平台有其独特的优势。本文主要介绍关于无驱动型USB产品HID接口的设计过程，讨论产品的软硬件开发过程中的一些问题，给出参考示例代码。

关键词：USB 人机接口设备（HID） 电子商务 安全认证接口技术

USB是由Compaq(康柏)、DEC、IBM、Intel、NEC、微软以及Northern Telecom(北京电讯)等公司于1994年11月共同提出的，自1995年在Comdex上亮相以来至今已广泛地为各PC厂家所支持，近年来应用日益广泛。

但是，国内的USB产品还是相对较少。首先，是硬件开发系统的问题，国内没有自己USB芯片产品，所有的关于USB接口方面的芯片全部由国外供给，而国内却没有任何技术方面的支持，因此开发进度很难保证。面向芯片的开发系统更是相对的迟缓。其次，USB产品的软件研发也并不是很容易的。USB协议将设备分为不同的类型，每个设备类型都定义了类似功能设备的共同行为和协议。例如，HID人机接口设备主指用于人控制计算机系统操作的器件。对设备进行分类是了消除不同硬件厂商之间的差异，相同类型的设备都由一组标准定义的功能模块组成。这样，如果自己开发的一些设备类，可能是没有驱动程序的，就面临着驱动的开发问题；而驱动开发是大家公认的有难度的问题等待，都限制了国内USB产品的开发。

USB产品同时也冲南昌着电子商务平台。现在电子商务在社会生产日益广泛，但是网络系统是一个开放的系统，存在大量不安全的因素。因此，利用各个电子商务公司开发出的各种密钥管理系统、证书系统；同时，利用计算机的USB接口特点开发出方便的硬件安全认证证书，已经成为各个认证公司追求的安全解决方案。该产品以其方便、灵活、安全等特点，在电子商务中已经应用，并且近年来在金融行业与智能卡逐渐形成并立的趋势。

1 安全认证模块硬件结构

图1为认证模块的简要结构框图。

几乎所有的硬件厂商都有USB接口芯片的相关产品，选择也很多，这里选用的是PDIUSBD12。它是一种性能优化的USB器件，通常用于基于微控制器的系统并与微控制器通过高速并行接口进行通信，也支持本地DMA传输。该器件采用模块化的方法实现一个USB接口，允许在众多可用的微控制器中选择最合适的作为系统微控制器；允许使用现存的体系结构并使固件投资减到最小，是开发低成本且高效的USB外围设备的解决方案。

微处理器和EEPROM是市场上已经成熟的硬件产品，这里采用Atmel公司的单片机和Xicor公司的EEPROM芯片。

2 HID设备类固件程序设计

USB1.1协议定义了11种标准请求，同时定义了6种有关HID控制流程的特定请求。其中：set_report，get_report，给主机和设备提供了一条相互传递数据的途径。

USB单片机控制程序一般须实现三个步骤：

①初始化单片机和所有的外围电路（包括PDIUSBD12），然后进入主程序循环；

②在接口要求中断后必须进入相应的中断服务程序；

③固件程序须完成鉴权、加密、解密的算法。

图2是模块程序处理的总体流程图，可以比较直观地显示程序结构。

2.1 系统启动必须执行的通信过程

在没有安装驱动程序时，主机提取51固件程序中设备描述表，然后设置USB地址。启动驱动程序（如果没有正确的驱动程序，则启动安装先导），驱动程序读取设备描述表、配置描述符等，设置配置，即发出连接USB命令后，PC先读取设备描述符，然后发出设置USB地址SETUP包。设置USB地址后，进行PC客户驱动与设备初始化。

2.2 USB设备启动流程

①USB设备接入USB口，发出连接USB命令。

②主机发出读设备描述符两次。

③主机根据设备描述符―厂商ID、产品ID，启动相应设备驱动程序。

④设备驱动程序初始化USB设备：

a读设备描述符；

b读配置描述符；

c选择接口、端点（管道），确定传输方式。

注意：在发送配置[,接口（1），端点（1），接口（2），端点（2），…，类，厂商等]联合描述表时，各描述表的先后顺序可随意，主机USBD根据描述表类型标识区分各种分描述表。

2.3 固件主程序通信主程序

中断后主程序主要是通过中断事件标志判断并且执行相应的程序代码。主程序流程简图如图3所示。

主程序的示例程序代码见网络补充版（http://www.dpj.com.cn）。