可自动识别WIN8系统USB设备的设计方案

如果要想USB设备能自动识别出当前操作系统是否为WIN8系统，就必须找到当一个USB设备连接到电脑主机开始枚举时，WIN8系统与其他WIN7/XP系统在枚举消息交互上的区别。

本文是以在USB设备侧实现对多套USB配置信息的支持，同时利用微软定义的MODs消息作为基础，以实现USB设备自动识别WIN8系统的目的。

1 自动识别WIN8系统方法概述

1.1 目前已有的识别操作系统的方法

1)将USB设备首先虚拟为一个光盘设备，当用户插入该USB时，需要用户安装光盘中的程序，并且同时在PC上安装一个过滤驱动。并且在驱动中预先实现和 USB设备约定的识别码，比如WINDOS系统下会下发0xa1，WIN7系统下发0xa2等。该方法的弊端是厂商需提供额外的过滤驱动程序，影响用户电脑的稳定性和用户体验。

2)利用SCSI指令，在弹出光盘的时候对于不同的操作系统预先定义好不同的切换指令，以此达到识别操作系统的目的。该方法需要在USB设备中实现自带光盘的功能，对用户的使用造成不便。

3)通过微软扩展的MODs在设备枚举过程中实现系统自动识别的目的。该方法目前只能识别出USB设备当前接人的PC是LINUX核的系统，还是非LINUX核的系统，对于非LINUX核的系统，无法达到区分是WIN8/WIN7的效果。

1.2 通过MODs消息并且多套USB配置识别WIN8系统方法

利用在USB设备侧实现对多套USB配置信息的支持，当USB设备插入系统进行枚举时，WIN8系统会给USB设备下发多次MODs消息，但是WIN7/XP系统只下发一次MODs消息，这样就判断出此前接入的操作系统是否为WIN8系统。

2 基于MODs的USB设备侧程序实现

USB设备侧必须实现对多套USB配置的支持和实现对MODs请求消息的支持，要根据具体定义来实现消息，还要遵循USB2.0规范中对相关消息的定义。

2.1 MODs定义的消息描述

MODs的符号含义为Microsoft OS Descriptors，用于描述微软所定义的设备及其属性的USB描述消息。操作系统或某一应用程序通过查询USB设备是否支持MODs消息来识别此设备是否支持某个特性，比如识别操作系统类型。

1)OS String Descriptor消息组成

图1：OS String Descriptor消息示图

2)OS Feature Descriptor消息组成

图2：OS String Descriptor消息示图

2.2 支持MODs消息的USB设备枚举过程

当USB设备插入WINDOWS系统后：

第一步，主机首先向设备发送获取设备信息请求，设备收到此请求消息后立即给主机回复响应消息;

第二步，主机再次给设备发送获取设备的配置信息请求，设备收到此请求消息后立即给主机回复响应消息;

第三步，主机接着给设备发送获取字符串请求消息，从而以此判定该设备是否支持MODs功能，设备收到此消息后，立即给主机回复响应消息，此消息包含OS String Descri ptor消息，为其支持MODs功能;

第四步，确认该设备支持MODs后，主机继续给设备下发获取设备支持的具体特性的请求消息(index为bMS_VendorCode字段)，设备收到该请求后，立即给主机回复OS Feature Descriptor消息，告诉其支持的特性。流程图如图3。

图3：实现MODs消息的USB设备枚举过程（WINDOWS）

3 程序实现的总体流程

USB设备插入PC后：

第一步，当USB设备首次插入WINDOWS系统主机时，操作系统会立即下发一条OS String Descriptor请求消息给设备，以此来获取USB设备的特性描述，同时记录USB设备是否回复一条合法的OS String Descriptor请求响应给主机。

第二步，操作系统此时如果获得OS String Descriptor请求响应，马上会下发另一条获取USB设备特性描述的请求消息(OS Feature Descriptor)。

第三步，由于USB设备具有多套USB配置信息，主机会对USB设备再次重新进行枚举，待第二次枚举开始后，对于WIN8系统电脑，主机会再次给USB设备下发OS String Descrip tor请求，而WIN7/XP则不会再下发该消息，至此，经过以上三个步骤，就可以判断出当前接入的主机操作系统是否是WIN8系统。具体流程见图4。

图4：识别WIN8系统流程图

4 实验结果分析

实验结果证明，将具备自动识别操作系统功能的USB设备分别插入WIN7/XP系统和WIN8系统的PC上，其可以自动枚举成不同的USB设备。

5 结束语

如果在USB设备侧预先实现多套USB配置信息，并且遵照MBIM协议和RNDIS分别实现两套标准网卡设备驱动，就能达到以下目的，当设备插入WIN8系统时，USB设备能自动识别出当前接入系统为WIN8，从而枚举为符合MBIM协议的网卡设备;当设备连接到WIN7/XP系统时，USB设备能自动识别出当前接入系统为WIN7/XP，从而枚举为符合RNDIs协议的网卡设备，最终达到真正免驱网卡设备的目的，这有待于进一步实现。

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