Windows 的 USB 驱动架构总览
Windows 的 USB 驱动架构主要包括以下几个部分，各自负责不同的功能模块，共同确保 USB 设备在系统中能够正常工作：
1. USB 核心驱动栈
USB 主控制器驱动 (USB Host Controller Driver)： 主控制器驱动负责管理 USB 主控制器，主要分为以下几类：
UHCI (Universal Host Controller Interface)：支持 USB 1.x。OHCI (Open Host Controller Interface)：支持 USB 1.x，特别是由非英特尔公司开发的控制器使用。EHCI (Enhanced Host Controller Interface)：支持 USB 2.0。xHCI (Extensible Host Controller Interface)：支持 USB 3.x。 这些驱动负责与硬件主控制器交互，将 USB 请求分发给下层控制器，并处理主控制器硬件产生的中断和其他事件。
USB 集线器驱动 (USB Hub Driver)： USB 集线器驱动负责管理 USB 集线器及其连接的设备。Windows 提供通用集线器驱动 usbhub.sys，用于处理 USB 集线器的所有功能，如设备插拔、供电管理等。
USB 端点驱动 (USB Endpoint Driver)： USB 设备通过端点与主机进行数据交换，端点驱动负责管理各个端点的操作。
2. 客户端驱动
USB 功能驱动 (USB Function Driver)： USB 功能驱动负责与具体的 USB 设备交互，这些驱动程序通常是设备制造商提供的。例如，键盘、鼠标、存储设备等都有专用的功能驱动。Windows 也提供了一些通用的 USB 设备驱动，如 usbstor.sys（用于 USB 存储设备）。
USB 过滤驱动 (USB Filter Driver)： 过滤驱动在 USB 核心驱动栈和功能驱动之间，能够拦截和修改传递的数据，通常用于调试、监控或为设备添加特定功能。
3. USB 类驱动
Windows 提供了一系列类驱动，用于支持不同类别的 USB 设备，如：
HID 类驱动 (hidclass.sys)：支持 HID 设备（如键盘、鼠标）。USB 音频类驱动：处理音频类设备，如 USB 音箱、耳机。USB 打印机驱动 (usbprint.sys)：用于支持 USB 打印机设备。USB 串行驱动 (usbser.sys)：用于 USB 转串口设备。
4. WinUSB
WinUSB 驱动 (winusb.sys)： WinUSB 是 Windows 提供的用户模式 USB 驱动程序，允许用户在没有自定义内核模式驱动的情况下与 USB 设备进行通信。它提供了一种简单的开发方式，尤其适合嵌入式设备开发。WinUSB 可以直接与设备通信，无需复杂的内核驱动开发。
5. USB 驱动通信模型
Windows USB 驱动架构遵循 WDM (Windows Driver Model)。USB 驱动是基于 WDM 的，所有的 USB 操作通过 IRP (I/O Request Packets) 完成。设备在插入时会生成 Plug and Play (PnP) 事件，PnP 管理器会加载对应的设备驱动。
6. 电源管理和 PnP
USB 驱动程序支持 电源管理 (Power Management)，通过 ACPI（高级配置与电源接口）与系统的电源管理机制协作。即插即用 (PnP) 管理：Windows 的 PnP 子系统管理 USB 设备的即插即用操作，当设备插入或移除时，PnP 系统会通知相应的驱动进行处理。
7. USB 安全性和错误处理
Windows 系统为 USB 驱动提供了一些内置的安全机制，如设备认证、数据加密等。错误处理方面，USB 驱动具有较好的错误检测和恢复能力，例如当 USB 设备断开连接时，驱动会立即响应并进行清理操作。
总结
Windows 的 USB 驱动架构涵盖了从主控制器驱动、集线器驱动、类驱动、功能驱动到客户端驱动，形成了一套完整的层次架构。
