华虹USB-KEY for WinCE.NET驱动程序的编写

自从上世纪七十年代，智能卡在法国诞生后，由于其技术先进性以及人们对其的理解认同，使得各国政府对他非常重视和支持，广大的厂商争相加入对他的追捧和投入。目前它以惊人的速度发展，已经广泛应用于金融、公交、社保、通讯、医疗卫生等诸多领域，并始终保持着不断扩大的趋势。到如今，智能卡已经与我们的衣、食、住、行息息相关，在我们生活中所占的比重也越来越大。这一切，使得智能卡行业形成了一个巨大的市场。

WBT作为一个新兴的事务，到目前已经蓬勃发展起来，随着技术的进步以及人们对这种应用模式的认可，对其他的外设的支持也已经提出了很多的要求，作为国内NC第一大厂――福建升腾资讯有限公司（前身是实达终端设备有限公司）在这方面做了很多的研究和支持，目前升腾资讯有限公司公司的WBT已经可以支持SmartCard的本地应用和登陆到服务器上使用WBT本地的SmartCard。

在我国SmartCard也是蓬勃发展，很多厂商推出了自己拥有自主知识产权的SmartCard。在其之中，上海华虹推出了拥有自主知识产权的USB-KEY，我们就以usb-key为例，做一个简单的介绍。

下面简单介绍一下华虹usb-key的简单介绍：

SHC1401(USB-KEY)

SHC1401芯片的触点尺寸和位置、物理特性、电信号及传输协议符合ISO/IEC7816系列国际标准。卡上集成了8位微处理器、32K字节的程序存储器（MASK ROM）、256字节内部SRAM、1K+792字节外部SRAM、32K字节的数据存储器 (EEPROM)、64位随机数电路、1024位的RSA协处理器、符合USB1.1的 USB 接口以及其它辅助电路。SHC1401芯片采用0.35um HHNEC CMOS 工艺并提供安全机制的检查功能。

处理器

—采用Turbo51内核

—指令执行速度是标准mcs8051的4到6倍

存储器

—256 字节内部SRAM, 1K +792字节外部SRAM

—32K 字节程序存储器 (32K x 8 bit ROM)

—32K 字节数据存储器 (32K x 8 bit EEPROM)

随机数发生器 (RNG)

—64位随机数发生器

—可作为移位协处理器

外围接口

—2个16位可编程定时器/计数器

—I/O 接口中断

RSA协处理器

—提供1024位的RSA加密协处理器

—加一次密需400-500ms

—采用杨氏算法

USB 接口

—符合USB1.1的规格

—1.5Mbps 传输速率

—支持控制传输，传输中断

—内嵌USB收发器

工作频率

—USB模式为6MHZ

详细的资料介绍请见华虹的网站http://www.shhic.com/new/pro_view.asp?id=25

要想要一个设备能够在WBT上使用，就需要编写设备的驱动程序，WinCE.NET是微软推出的一个比较成熟的嵌入式操作系统。我们仅以此操作系统为例，当然Linux，vxworks都是不错的选择，但是设备工作的原理弄清楚了，移植到不同的操作系统上都是比较容易的。

工欲善其事必先利其器，同样我们在开始做一个设备驱动程序时，必须做好以下工具的准备，首先我们要现在PC机上安装usb-key的设备驱动程序，大家要记住，每次在做USB驱动程序的时候，要特别注意，首先要取得USB设备的接口信息和管道类型信息。

Win2k/XP DDK上有个很好的工具，叫做usbview.exe,当然也有源代码的，在DDK安装目录里面查找下，有兴趣也可以自己扩展做出点东西来。

运行usbview.exe后，选中usbkey设备。可以看到以下的信息：

Device Descriptor:

bcdUSB: 0x0110

bDeviceClass: 0x00

bDeviceSubClass: 0x00

bDeviceProtocol: 0x00

bMaxPacketSize0: 0x08 (8)

idVendor: 0x4242

idProduct: 0x4201

bcdDevice: 0x0100

iManufacturer: 0x01

iProduct: 0x02

iSerialNumber: 0x00

bNumConfigurations: 0x01

ConnectionStatus: DeviceConnected

Current Config Value: 0x01

Device Bus Speed: Low

Device Address: 0x01

Open Pipes: 2

Endpoint Descriptor:

bEndpointAddress: 0x81

Transfer Type: Interrupt

wMaxPacketSize: 0x0008 (8)

bInterval: 0x0A

Endpoint Descriptor:

bEndpointAddress: 0x02

Transfer Type: Interrupt

wMaxPacketSize: 0x0008 (8)

bInterval: 0x0A

大家可以看出，此设备使用的时USB 1.1的协议，厂商ID为0x4242,产品ID为0x4201,另外有三个Pipe,Pipe0是每个USB设备都有的，Pipe81是中断传输管道，最大数据报大小为8字节， Pipe02也是中断传输管道，最大数据报也是8个字节。有了这些信息我们驱动的架子就基本上搞定了，找个类似的USB驱动程序，将我们特定的设备信息填写进去，就OK，呵呵，现在我们的设备可以加载/卸载成功了。

此外需要指出的是，此USB设备虽然也是流式接口，但是其实，他的实质的东西并不是以流式接口直接提供给应用程序。设备驱动程序需要直接和SmartCard管理器打交道的,有些类似U盘驱动程序，需要和FileSystem Manager打交道。所以需要在设备初始化的时候，需要将SMARTCARD_EXTENSION结构需要的信息填写进去。在此之中，比较重要的是几个回调函数，剩下的按照设备的信息填写进去就可以了：

smartcardExtension->ReaderFunction[RDF_CARD_POWER] = CBCardPower;

smartcardExtension->ReaderFunction[RDF_TRANSMIT] = CBTransmit;

smartcardExtension->ReaderFunction[RDF_CARD_TRACKING] = CBCardTracking;

smartcardExtension->ReaderFunction[RDF_SET_PROTOCOL] = CBSetProtocol;

smartcardExtension->ReaderFunction[RDF_IOCTL_VENDOR] = VendorIoctl;

RDF_CARD_POWER函数是上电、下电、复位函数，每次设备初始化的时候都会调用；RDF_TRANSMIT要求的是数据传输的函数；RDF_CARD_TRACKING是跟踪函数；RDF_SET_PROTOCOL是设置传输协议，无非T0（字符传输），T1（块传输），或者RAW格式，华虹的仅仅支持T0传输方式；RDF_IOCTL_VENDOR就是厂商特殊命令接口。

其中对于华虹的usb-key来讲，最主要的，是CBCardPower和CBTransmit函数，其他的比较简单些。

CBCardPower中需要注意的是一定要把ATR的Buffer的内容和长度告诉SmartCard管理器。ATR（Answer to Reset）是指复位应答，是指复位后卡返回的信息，SmartCard管理器使用此返回信息作为读取其他信息的基础。

CBTransmit实现数据交换，基本是所有的数据读取都是通过此函数实现的，这个函数是个核心函数。它其实不真正关心具体的命令格式，它仅仅负责和具体的物理设备打交道，实现数据交换。

另外需要注意的是华虹usb-key其实是读写器和卡融合在一起的设备，所以不需要探测卡是否存在的线程，只要将卡的状态一直设置为SCARD_PRESENT就可以了。

这几个函数搞定了，基本上USB-KEY就可以使用了。真正弄明白了系统的原理后，感觉编写一个SmartCard的驱动程序真是简单，我花了一晚上，做完了，第二天调试通过后，感觉索然无味，太easy了。等我再回头看看WINXP DDK中的驱动程序例程，一个道理的，只是多了些IRP的请求处理和一些自旋锁的处理。

另外在做驱动的时候要注意不要尽信手册，要勤于思考，多动手，我看了华虹给我的手册，很多东西都是没有的，类似的也有啊，去看看威盛的南桥的手册，说得非常简单，很多芯片的配置信息都要靠自己摸索，才能搞定的。

其次一定要要善于使用工具，以下几个工具是必备的：

1．USB监控程序—BusHound, 可以抓出所有的USB数据进出的报，这样所有的细节都不会逃过你的眼睛。也可以加强你的判断分析能力，类似工具其实很多，usbsniffer以及Compuware公司的wdmsniff都是一些不错的选择。

2．IdaPro －大名鼎鼎的反汇编工具，这个是必备的，如果有了一个PC上的驱动，你对汇编程序很熟悉，反汇编看看，无异于阅读源代码了，肯定受益匪浅了。

3．WinDriver也是个不错的选择，可以直接读写Pipe，用来验证我们的命令是否正确，当然BusHound 5.0版本也提供了类似的功能。

当我开始做GemPlus Usb SmartCard Reader的驱动的时候，心中感觉还是国外的设备做的比较完善，考虑的东西也比较全面，也更加稳定些。联想到很久前我为国内一款PDA做了一个数据交换的驱动程序时，感觉国内还是和国外的有很大的差距，特别在稳定性方面尤为欠缺。看看柯达的数码相机，我在做PTP传输协议的驱动程序时，感觉真是非常稳定，调试起来非常顺手，在调试PDA感觉就麻烦多了，稍微数据通讯出错，就要关掉机器，重新启动，非常麻烦。

一直讲我们科技落后，其实很多时候都是一些细节上的差距，还是希望能够将我们知道的东西公布出来，带动一大批有志之士，将我们的产品都做的更精更细，更加稳定，更加完善些，带动我们整体一代或者几代人的科技水平。

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