专利名称：Usb映射方法
技术领域：
本发明涉及连接在终端的真实的USB设备被映射为服务器端的一个虚拟的USB设备的方法。
背景技术：
网络计算机(终端)是客户机/服务器体系中的客户机设备，是无硬盘、光驱、软驱等设备的简化计算机，可以利用服务器软、硬件资源进行计算等。多台客户端可以同时登录到服务器上，它们之间工作是互相隔离的。网络计算机具有易管理，安全性高等特点，在企业，政府机构等应用较广泛。
目前应用较多的网络计算机主要是通过WBT登录Windows服务器来使用。在WBT下，用户看到和使用的都是服务器的资源，在特定的用户会话中，利用服务器资源完成应用，并将最终结果显示在客户机端。
Citrix的ICA(Independent Computing Architecture，独立计算结构)和Microsoft的RDP(Remote Desktop Protocol，远程桌面协议)是终端得以广泛应用的重要因素。这两种技术都提供了部分的设备重定向服务。就是说，把连接在终端的设备映射到服务器上，使用服务器的驱动程序驱动设备。目前已经实现的映射有串口，并口，声音，打印机设备，但是没有为USB设备提供通用的映射服务。
随着USB技术的发展，终端也大量的使用了USB设备。然而，在终端上运行的操作系统大多为嵌入式操作系统，如Linux，WinCE等，这些嵌入式操作系统对USB的支持不是很好。大量的USB设备因为缺乏运行在这些操作系统下的驱动程序和应用程序，而不能在终端上使用。
目前要实现终端上USB设备映射的功能，只有某些特定种类的设备可以实现。如某些U盘可以通过RDP映射，某些扫描仪开发了终端驱动程序后也可以实现映射，打印机可以通过打印机映射，但是缺乏一个通用的映射方法。
这种现状就产生如下需求在服务器端使用Windows系统，在终端使用嵌入式操作系统如WinCE，Linux，开发一套USB映射系统，使用Windows的驱动程序来驱动位于终端的USB设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种USB映射方法，它只需在服务器端安装USB设备的驱动程序，即可使用，而无须在每个客户端安装驱动程序，大大方便了开发和使用。
本发明USB映射方法包括服务器端和客户端，服务器和客户端用网络相连接，其特征在于连接在客户端的真实的USB设备被映射为服务器端的一个虚拟的USB设备的方法包括如下步骤1)客户端插上USB设备，USB映射服务程序客户机端侦测到设备到来，发出一个设备插入的命令，将命令封装起来发送给服务器；2)服务器收到封装的数据包，解析是一个插入设备的请求，向客户端发出取设备信息的命令，该命令仍然被封装起来；3)客户机将相关的设备信息封装起来，传回到服务器端；4)USB映射服务程序服务器端得知客户机的设备的相关信息，向虚拟总线发出请求，虚拟一个USB设备；5)虚拟总线虚拟出USB设备，通知PnP管理器，加载相应的USB设备驱动程序；6)USB设备驱动程序发出URB请求包，对设备进行初始化；
7)虚拟总线截获到这些URB请求包，分析这些URB，然后重新封装，通知服务程序有命令需要处理；8)USB映射服务程序服务器端取出含有URB的封装好的数据包，发送到客户机端；9)USB映射服务程序客户机端收到含有URB的封装好的数据包，解包分析，发现是URB命令，调用通用驱动接口将命令传给客户驱动；10)客户驱动将命令转换成可处理的Transfer，调用底层驱动接口处理，底层驱动和设备直接打交道，命令设备动作，并从设备取得处理结果，传给通用驱动；11)USB映射服务程序客户机端收到通用驱动返回的处理结果，将结果封装起来，发送到服务器端；12)USB映射服务程序服务器端收到含有URB结果的封装好的数据包，通知虚拟总线有处理结果返回；13)虚拟总线解包，分析，将结果数据回填到URB，通知应用程序命令完成；14)USB设备驱动程序不停的发出URB命令，重复步骤6-13，直至驱动初始化完成；15)用户通过RDP登录到Windows服务器，看见USB设备已经映射成功，服务器上多出一个USB设备；16)用户使用应用软件，使用设备；17)应用程序发出请求，经过USB设备驱动转换成URB命令包；18)重复步骤7-13，直至应用处理完毕；19)客户端拔出USB设备，USB映射服务程序客户机端侦测到设备消失，发出一个设备拔出的命令，将命令封装起来发送给服务器；20)服务器收到数据包，解析是一个拔出设备的请求，向客户端发出取设备信息的命令，该命令仍然被封装；21)客户机将相关的设备信息封装，传回到服务器端；22)USB映射服务程序服务器端得知客户机的设备的相关信息，向虚拟总线发出请求，拔出一个USB设备；23)虚拟总线通知PnP管理器，卸载相应的USB设备驱动程序，释放相应的资源。
本发明的技术方案不仅大大减轻了研发人员在终端上的USB设备驱动的开发工作；而且也极大地方便了客户，客户只需要在服务器端安装设备供应商提供的驱动程序，就可以使用终端接入的USB设备，而无须在每台终端上安装USB驱动程序的麻烦，方便了使用。
图1是USB映射系统整体框架图；图2是USB映射系统软件模块构成图；图3是主要数据结构示意图；图4是USB映射服务程序发送线程与客户机端处理发送URB数据流程图；图5是USB映射服务程序服务器端接收线程接收从设备返回的URB的处理流程图；图6是虚拟总线模块图；图7是虚拟总线设备PNP状态转换图；图8是虚拟总线插入设备接口处理模块图；图9是虚拟总线设备删除接口处理模块图；图10是虚拟总线URB处理流程图；图11是URB发送线程处理流程图；图12是URB处理结果回送给Windows设备驱动流程图。
具体实施例方式本发明USB映射方法包括服务器端和客户端，服务器和客户端用网络相连接，其特征在于连接在客户端的真实的USB设备被映射为服务器端的一个虚拟的USB设备的方法包括如下步骤1)客户端插上USB设备，USB映射服务程序客户机端侦测到设备到来，发出一个设备插入的命令，将命令封装起来发送给服务器；2)服务器收到封装的数据包，解析是一个插入设备的请求，向客户端发出取设备信息的命令，该命令仍然被封装起来；3)客户机将相关的设备信息封装起来，传回到服务器端；4)USB映射服务程序服务器端得知客户机的设备的相关信息，向虚拟总线发出请求，虚拟一个USB设备；5)虚拟总线虚拟出USB设备，通知PnP管理器，加载相应的USB设备驱动程序；6)USB设备驱动程序发出URB请求包，对设备进行初始化；7)虚拟总线截获到这些URB请求包，分析这些URB，然后重新封装，通知服务程序有命令需要处理；8)USB映射服务程序服务器端取出含有URB的封装好的数据包，发送到客户机端；9)USB映射服务程序客户机端收到含有URB的封装好的数据包，解包分析，发现是URB命令，调用通用驱动接口将命令传给客户驱动；10)客户驱动将命令转换成可处理的Transfer，调用底层驱动接口处理，底层驱动和设备直接打交道，命令设备动作，并从设备取得处理结果，传给通用驱动；11)USB映射服务程序客户机端收到通用驱动返回的处理结果，将结果封装起来，发送到服务器端；12)USB映射服务程序服务器端收到含有URB结果的封装好的数据包，通知虚拟总线有处理结果返回；13)虚拟总线解包，分析，将结果数据回填到URB，通知应用程序命令完成；14)USB设备驱动程序不停的发出URB命令，重复步骤6-13，直至驱动初始化完成；15)用户通过RDP登录到Windows服务器，看见USB设备已经映射成功，服务器上多出一个USB设备；16)用户使用应用软件，使用设备；17)应用程序发出请求，经过USB设备驱动转换成URB命令包；18)重复步骤7-13，直至应用处理完毕；19)客户端拔出USB设备，USB映射服务程序客户机端侦测到设备消失，发出一个设备拔出的命令，将命令封装起来发送给服务器；20)服务器收到数据包，解析是一个拔出设备的请求，向客户端发出取设备信息的命令，该命令仍然被封装；21)客户机将相关的设备信息封装，传回到服务器端；22)USB映射服务程序服务器端得知客户机的设备的相关信息，向虚拟总线发出请求，拔出一个USB设备；23)虚拟总线通知PnP管理器，卸载相应的USB设备驱动程序，释放相应的资源。
上述的封装包的处理包括服务器端发送步骤、服务器端接收步骤和客户端步骤1)服务器端发送步骤(1)SOCKET建立流式套接字，返回套接字号，(2)将套接字与远程主机连接，(3)判断是否连接成功，(4)若不成功，则关闭套接字，若成功，则继续下一步骤，(5)不断地将IRP封装起来，发送到客户端，
(6)收到删除设备的消息就关闭套接字；2)服务器端接收步骤(1)收到客户端的设备插入请求，终端认证，(2)获取客户端信息，(3)创建URB发送线程，(4)虚拟USB设备，(5)解析接收的数据包，判断是否URB，(6)若收到的是设备拔出请求，则退出，若有收到，则接收数据通知总线驱动，(7)转到步骤(5)；3)客户端步骤(1)SOCKET建立流式套接字，返回套接字号，(2)套接字与本地地址绑定，(3)检测到设备插入，通知TCP服务器准备连接，(4)等待服务器端连接，(5)建立连接，返回新套接字，(6)建立URB监听线程和URB回送线程(7)监听线程接收封装包，判断是否URB，从线程池申请一个线程用于处理URB，处理完的URB挂到队列上；(8)回送线程从队列上取出URB处理结果，送回服务器；(9)转到步骤(7)。
各模块功能说明1、USB映射管理器服务器端提供服务器端用户界面，配置管理。
2、USB映射服务程序服务器端为系统提供经过加密的网络通信通道，并负责与处于内核模式的虚拟总线交互数据。处于服务器端。
3、升腾虚拟总线核心模块。负责在服务器上虚拟出USB设备，发送命令时负责截获USB设备驱动程序的URB数据包，分析URB数据包，将其重新封装到CentermPDU(升腾协议数据单元)，并通知服务程序将CentermPDU发送到客户端。
接受处理结果时负责从服务程序接收CentermPDU，分析CentermPDU，将设备处理后的结果回填到URB，通知应用程序命令处理完毕。
4、USB映射管理器客户机端提供服务器端用户界面，配置管理。
5、USB映射服务程序客户机端为系统提供经过加密的网络通信通道，并负责与服务器端交互数据。处于客户机端，将CentermPDU分解为客户端通用驱动可以处理的Transfer，调用客户端通用驱动处理该请求。当完成处理时，将处理结果封装成CentermPDU，传回服务器6、升腾USB通用驱动升腾终端上的USB通用驱动，从USB映射服务程序客户机端接收URB请求并处理
URB是USB协议中定义的数据包，与传统PC设备的驱动程序相比，USB设备驱动程序不直接与硬件对话。相反，它仅靠创建URB(USB Request Block，USB请求块)并把URB提交到总线就可完成硬件操作。总线驱动程序要对URB做出相应的处理，并将处理结果返回给USB设备驱动程序。
网络中传输的数据包单元叫CentermPDU(升腾协议数据单元)，封装了数据USB设备的URB和自定义的命令集合(Our own CMDs)。CentermPDU进一步被封装在TCP/IP包中，通过网络服务传送出去。
CentermPDU处理模块该模块负责解析封装于TCP/IP的CentermPDU，识别出是自定义命令包还是URB(USB Request Block)，该模块主要由2个处理线程组成发送线程主要负责接收来自虚拟总线驱动的URB请求信息，封装成CentermPDU并发送到客户机端，该线程由接收线程创建。
接收线程接收CentermPDU，解析出客户机端回送的URB请求处理结果后，传递给虚拟总线驱动，该线程由远程设备拔插监听模块检测到设备插入时创建。
(1)发送线程连接到客户机端，发送URB数据(如图4所示)(2)接收线程接收从设备返回的URB的处理结果接收线程的主要工作是获取URB处理结果，并通知虚拟总线驱动，与虚拟总线驱动建立通信通道。流程图如图5所示。
虚拟总线本身是一个虚拟的设备，同时它又负责虚拟出各个USB子设备，以及具体处理各种URB(如图6所示)。
1、虚总线设备PNP模块虚拟总线设备PNP模块主要处理虚总线设备的PNP状态转换如图7所示。
2、设备插拔处理接口模块如图8、9所示。
3、虚USB子设备URB处理，子设备URB处理是虚拟总线驱动中重要的处理部分，负责处理各个虚子设备的命令包和数据包。图10、11、12是URB处理模块流程图使用过程如下所述1、安装服务器端程序；2、在网络计算机(终端)上升级安装客户机端程序，配置要映射的设备等参数；3、在网络计算机上插入USB设备，等网络计算机上的“USB映射管理程序”的“设备列表”框中列出该设备时，选中该设备，点击“映射”按钮；4、在弹出的配置对话框中填入要映射的服务器的IP地址及端口。点击“确定”按钮；5、服务器端的“USB映射管理程序”的“设备列表”框中显示出来自某个网络计算机的USB设备映射完成，显示出相应的设备图标；6、用户通过RDP从网络计算机登录到服务器，可以使用该USB设备。如果是存储设备，可以拷贝删除；如果是打印机，可以执行打印服务；如果是扫描仪，可以点击应用程序，从扫描仪获取图像，等等；7、在服务器端的“USB映射管理程序”的“设备列表”框中可以选中某个设备进行设备访问权限的设置。
虽然本发明创造已以较佳实施例揭示如上，但并非用以限定本创作，本发明方法也可以用于例如设备共享器、PC等方面，在不脱离本创作之精神和范围内所作之各种更动与润饰，亦属本创作之范围。
权利要求
1.一种USB映射方法，包括服务器端和客户端，服务器和客户端用网络相连接，其特征在于连接在客户端的真实的USB设备被映射为服务器端的一个虚拟的USB设备的方法包括如下步骤1)客户端插上USB设备，USB映射服务程序客户机端侦测到设备到来，发出一个设备插入的命令，将命令封装起来发送给服务器；2)服务器收到封装的数据包，解析是一个插入设备的请求，向客户端发出取设备信息的命令，该命令仍然被封装起来；3)客户机将相关的设备信息封装起来，传回到服务器端；4)USB映射服务程序服务器端得知客户机的设备的相关信息，向虚拟总线发出请求，虚拟一个USB设备；5)虚拟总线虚拟出USB设备，通知PnP管理器，加载相应的USB设备驱动程序；6)USB设备驱动程序发出URB请求包，对设备进行初始化；7)虚拟总线截获到这些URB请求包，分析这些URB，然后重新封装，通知服务程序有命令需要处理；8)USB映射服务程序服务器端取出含有URB的封装好的数据包，发送到客户机端；9)USB映射服务程序客户机端收到含有URB的封装好的数据包，解包分析，发现是URB命令，调用通用驱动接口将命令传给客户驱动；10)客户驱动将命令转换成可处理的Transfer，调用底层驱动接口处理，底层驱动和设备直接打交道，命令设备动作，并从设备取得处理结果，传给通用驱动；11)USB映射服务程序客户机端收到通用驱动返回的处理结果，将结果封装起来，发送到服务器端；12)USB映射服务程序服务器端收到含有URB结果的封装好的数据包，通知虚拟总线有处理结果返回；13)虚拟总线解包，分析，将结果数据回填到URB，通知应用程序命令完成；14)USB设备驱动程序不停的发出URB命令，重复步骤6-13，直至驱动初始化完成；15)用户通过RDP登录到Windows服务器，看见USB设备已经映射成功，服务器上多出一个USB设备；16)用户使用应用软件，使用设备；17)应用程序发出请求，经过USB设备驱动转换成URB命令包；18)重复步骤7-13，直至应用处理完毕；19)客户端拔出USB设备，USB映射服务程序客户机端侦测到设备消失，发出一个设备拔出的命令，将命令封装起来发送给服务器；20)服务器收到数据包，解析是一个拔出设备的请求，向客户端发出取设备信息的命令，该命令仍然被封装；21)客户机将相关的设备信息封装，传回到服务器端；22)USB映射服务程序服务器端得知客户机的设备的相关信息，向虚拟总线发出请求，拔出一个USB设备；23)虚拟总线通知PnP管理器，卸载相应的USB设备驱动程序，释放相应的资源。
2.根据权利要求1所述的USB映射方法，其特征在于所述的封装包的处理包括服务器端发送步骤、服务器端接收步骤和客户端步骤1)服务器端发送步骤(1)SOCKET建立流式套接字，返回套接字号，(2)将套接字与远程主机连接，(3)判断是否连接成功，(4)若不成功，则关闭套接字，若成功，则继续下一步骤，(5)不断地将IRP封装起来，发送到客户端，(6)收到删除设备的消息就关闭套接字；2)服务器端接收步骤(1)收到客户端的设备插入请求，终端认证，(2)获取客户端信息，(3)创建URB发送线程，(4)虚拟USB设备，(5)解析接收的数据包，判断是否URB，(6)若收到的是设备拔出请求，则退出，若有收到，则接收数据通知总线驱动，(7)转到步骤(5)；3)客户端步骤(1)SOCKET建立流式套接字，返回套接字号，(2)套接字与本地地址绑定，(3)检测到设备插入，通知TCP服务器准备连接，(4)等待服务器端连接，(5)建立连接，返回新套接字，(6)建立URB监听线程和URB回送线程(7)监听线程接收封装包，判断是否URB，从线程池申请一个线程用于处理URB，处理完的URB挂到队列上；(8)回送线程从队列上取出URB处理结果，送回服务器；(9)转到步骤(7)。
全文摘要
本发明提供一种USB映射方法，包括服务器端和客户端，服务器和客户端用网络相连接，连接在客户端的真实的USB设备被映射为服务器端的一个虚拟的USB设备的方法，这种方法大大减轻了研发人员在终端上的USB设备驱动的开发工作，同时也极大的方便了客户，客户只需要在服务器端安装设备供应商提供的驱动程序，就可以使用终端接入的USB设备了。
文档编号H04L29/02GK101035039SQ200710008858
公开日2007年9月12日 申请日期2007年4月20日 优先权日2007年4月20日
发明者张辉, 王贤俊, 汪汇 申请人:福建升腾资讯有限公司