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编写USBType-C连接器驱动程序

UCM通过使用WDF类扩展客户端驱动程序模型进行设计。类扩展(UcmCx)是一个Microsoft提供的WDF驱动程序，它提供了客户端驱动程序可以调用的接口以报告有关连接器的信息。UCM客户端驱动程序使用连接器的硬件接口，并保持类扩展注意发生在控制器上的事件。相反，类扩展调用客户端驱动程序实现的回调函数来响应操作系统事件。

若要启用系统上的USBType-C连接器，则必须编写客户端驱动程序。

开始之前...

安装适用于你的开发计算机的最新Windows驱动程序工具包(WDK)。该工具包带有编写UCM客户端驱动程序所需的头文件和库，具体来说，你将需要：

你可以编写可在用户模式或内核模式下运行的UCM客户端驱动程序。对于用户模式，它绑定了UMDF2.x库；对于内核模式，它为KMDF1.15。对于任意一种模式，编程接口都相同。

存根库，(UcmCxstub.lib)。该库将转换由客户端驱动程进行的调用，并将它们传递给UcmCx。

头文件，UcmCx.h。

确定你的客户端驱动程序是否支持USBType-C连接器和 USB功率输出的高级功能。

如果支持，你可以使用USBType-C连接器、USBType-C扩展坞和附件以及USBType-C充电器生成Windows设备。客户端驱动程序将报告允许操作系统实现关于系统中USB和电源消耗的策略的连接器事件。

在你的目标计算机上安装Windows10桌面版（家庭版、专业版、企业版和教育版），或使用USBType-C连接器安装Windows10移动版。

熟悉UCM以及它与其他Windows驱动程序交互的方式。请参阅体系结构：适用于Windows系统的USBType-C设计。

熟悉Windows驱动程序基础(WDF)。推荐阅读：使用Windows驱动程序基础开发驱动程序，由PennyOrwick和GuySmith编写。

UCM类扩展提供的服务摘要

UCM类扩展保持操作系统随时了解数据和电源角色、充电级别和已协商的PD合约发生的更改。在客户端驱动程序与硬件交互时，它必须通知类扩展这些更改发生的时间。类扩展提供了一组客户端驱动程序可用来发送通知（本主题中已讨论）的方法。下面是提供的服务：

数据角色配置

在USBType-C系统上，数据角色（主机或函数）取决于连接器的CC引脚的状态。你的客户端驱动程序将从你的端口控制器读取CC行（请参阅基础结构：Windows系统的USBType-C设计）状态，以确定该端口已解析为上行端口(UFP)还是下行端口(DFP)。它会将该信息报告给类扩展，以便它可以将当前角色报告给USB角色切换驱动程序。

注意 USB角色切换驱动程序在Windows10移动版系统上使用。在Windows10桌面版系统上，类扩展和角色切换驱动程序之间的通信是可选的。此类系统可能不使用双角色控制器，在此情况下，不使用角色切换驱动程序。

电源角色和充电

你的客户端驱动程序将读取USBType-C电流播发，或与合作伙伴连接器协商PD电源合约。

在Windows10移动版系统上，选择相应充电器的决策由软件辅助。客户端驱动程序会将合约信息报告给类扩展，以便它可以将充电级别发送至充电仲裁驱动程序(CAD.sys)。CAD选择要使用的电流强度，并将充电级别信息转发到电池子系统。

在Windows10桌面版系统上，由硬件选择相应的充电器。客户端驱动程序可以选择获取该信息，并将其转发到类扩展。或者，该逻辑可以由不同的驱动程序实现。

数据和电源角色更改

在协商PD合约后，数据角色和电源角色可能会发生更改。这一更改可能由你的客户端驱动程序或合作伙伴连接器引发。客户端驱动程序会将该信息报告给类扩展，以便它可以相应地重新配置一些内容。

数据和/或电源角色更新

操作系统可能会确定当前数据角色不正确。在此种情况下，类扩展将调用你的驱动程序的回调函数，以执行必要的角色交换操作。

客户端驱动程序的预期行为

你的客户端驱动程序负责执行以下任务：

检测CC行上的变化，并确定合作伙伴的类型（如UFP、DFP等）。为此，驱动程序必须实现完整的Type-C状态机，如USBType-C规范中所定义。

根据在CC行上检测到的方向，配置你的Mux。这包括打开你的PD发射器/接收器，并处理和响应PD消息。为此，驱动程序必须实现完整的PD接收器和发射器状态机（如USB功率输出2.0规范中定义）。

做出PD策略决策，如协商合约（作为源或接收器）、角色交换等。客户端驱动程序负责确定最合适的合约。

播发和协商备用模式，并在检测到备用模式时配置Mux。客户端驱动程序负责确定要协商的备用模式。

对连接器的VBus/VConn控制。

1.初始化UCM连接器对象(UCMCONNECTOR)

UCM连接器对象(UCMCONNECTOR)表示USBType-C连接器，并且是UCM类扩展和客户端驱动程序之间的主要句柄。该对象跟踪连接器的操作模式和电源功能。

下面是客户端驱动程序检索连接器的UCMCONNECTOR句柄的序列摘要。调用 WdfDeviceCreate 后，在你的驱动程序的 EvtDriverDeviceAdd 回调函数中执行这些任务来创建框架设备对象。

通过向 UCM_MANAGER_CONFIG 结构传递引用来调用 UcmInitializeDevice。

在 UCM_MANAGER_CONFIG 结构中，指定 UCM_CONNECTOR_TYPEC_CONFIG 结构中USBType-C连接器的初始化参数。这包括连接器的操作模式，无论它是下行端口、上行端口，还是支持双重角色的端口。当连接器是电源时，它还将指定USBType-C电流强度。可以对USBType-C连接器进行设计，以便它可以充当3.5毫米音频插孔。如果硬件支持该功能，则必须相应地初始化连接器对象。

在结构中，还必须注册客户端驱动程序的回调函数，以便处理数据角色。

此回调函数与由UCM类扩展调用的连接器对象相关联。此函数必须由客户端驱动程序实现。

EVT_UCM_CONNECTOR_SET_DATA_ROLE

当连接到合作伙伴连接器时，将连接器的数据角色交换为指定的角色。

如果你的客户端驱动程序想要支持PD（即能够处理连接器的功率输出2.0硬件实现），还必须初始化 UCM_CONNECTOR_PD_CONFIG 结构，该结构可指定PD初始化参数。这包括电源流，不管连接器是电源接收器还是电源。

在结构中，还必须注册客户端驱动程序的回调函数，以便处理电源角色。

此回调函数与由UCM类扩展调用的连接器对象相关联。此函数必须由客户端驱动程序实现。

EVT_UCM_CONNECTOR_SET_POWER_ROLE

当连接到合作伙伴连接器时，将连接器的电源角色设置为指定的角色。

调用 UcmConnectorCreate 并检索连接器的UCMCONNECTOR句柄。请确保在返回你的客户端驱动程序的 EvtDevicePrepareHardware 之前调用此方法。

2.报告合作伙伴连接器附加事件

当检测到与合作伙伴连接器连接时，客户端驱动程序必须调用 UcmConnectorTypeCAttach 。此调用将通知UCM类扩展，从而进一步通知操作系统。此时，系统可以开始以USBType-C级别充电。

UCM类扩展也会通知USB角色切换驱动程序(URS)。根据合作伙伴的类型，URS配置主机角色或函数角色中的控制器。调用此方法之前，请确保你的系统上的Mux已正确配置。否则，如果系统处于函数角色中，它将以不正确的速度（高速而不是SuperSpeed）连接。

3.报告USBType-C播发更改

在初始附加事件中，合作伙伴连接器会发送电流播发。如果合作伙伴是USBType-C下行端口，播发将指定合作伙伴连接器的电流强度。否则，由UCMCONNECTOR句柄（本地连接器）表示的播发将指定本地连接器的电流强度。此初始播发可能会在连接的生存期内发生更改。这些更改必须由客户端驱动程序监视。

如果本地连接器是电源接收器，并且电流播发发生更改，则客户端驱动程序必须检测电流播发中的更改并将其报告给类扩展。在Windows10移动版系统上，该信息由CAD.sys和电池子系统用于调整它从源抽取的电流量。若要将电流强度中的更改报告给类扩展，客户端驱动程序必须调用UcmConnectorTypeCCurrentAdChanged。

4.报告新协商的PD合约

如果你的连接器支持PD，那么在初始附加事件后，将有PD消息在连接器及其合作伙伴连接器之间进行传输。在这两个合作伙伴之间，PD合约的协商将确定连接器可以吸收的或允许合作伙伴吸收的电流强度。每次PD合约发生更改时，客户端驱动程序都必须调用这些方法，以便将更改报告给类扩展。

每当客户端驱动程序获取来自合作伙伴的源功能播发（主动提供或其他方式）时，它都必须调用这些方法。本地连接器（接收器）仅在合作伙伴是源时从合伙伙伴处获取主动提供的播发。此外，本地连接器可以从能够成为源的合作伙伴（即使该合作伙伴当前是接收器）显式请求源功能。通过向该合作伙伴发送Get_Source_Caps 消息来完成此交换。

调用 UcmConnectorPdPartnerSourceCaps 以报告由合作伙伴连接器播发的源功能。

调用 UcmConnectorPdConnectionStateChanged 以报告合约的详细信息。在“请求数据对象”中对该合约进行了描述，如功率输出2.0规范中所定义。

相反，每次本地连接器（源）向合作伙伴播发源功能时，客户端驱动程序都必须调用这些方法。此外，当本地连接器收到来自合作伙伴的 Get_Source_Caps 消息时，他必须使用本地连接器的源功能响应。

调用 UcmConnectorPdSourceCaps 以报告由系统播发到合作伙伴连接器的源功能。

调用 UcmConnectorPdConnectionStateChanged 以报告当前已协商的PD合约的连接功能。

5.报告电池充当状态

如果充电级别不恰当，客户端驱动程序可能会通知UCM类扩展。类扩展会将此信息报告给操作系统。系统会使用此信息显示一条用户通知，即充电器未以最佳状态给系统充电。可通过以下方法来报告充电状态：

这些方法可指定充电状态。如果报告的级别为 UcmChargingStateSlowCharging 或 UcmChargingStateTrickleCharging（请参阅UCM_CHARGING_STATE），操作系统将显示用户通知。

6.报告PR_Swap/DR_Swap事件

如果连接器从合作伙伴接收电源角色(PR_Swap)或数据角色(DR_Swap)交换消息，则客户端驱动程序必须通知UCM类扩展。

UcmConnectorDataDirectionChanged

在处理PDDR_Swap消息后，调用此方法。完成此调用后，操作系统会将新角色报告给URS，这将删除现有角色驱动程序，并为新角色加载驱动程序。

UcmConnectorPowerDirectionChanged

在处理PDPR_Swap消息后，调用此方法。在PR_Swap之后，需要重新协商PD合约。客户端驱动程序必须通过调用步骤4 中所述的方法报告该PD合约协商。

7.实现回调函数来处理电源和数据角色交换请求

UCM类扩展可能会收到更改连接器的数据或电源方向的请求。在此情况下，它将调用客户端驱动程序的 EVT_UCM_CONNECTOR_SET_DATA_ROLE 和EVT_UCM_CONNECTOR_SET_POWER_ROLE 回调函数的实现（如果连接器实现PD）。客户端驱动程序之前在调用 UcmConnectorCreate 时已注册过这些函数。

客户端驱动程序通过使用硬件接口执行角色交换操作。

EVT_UCM_CONNECTOR_SET_DATA_ROLE

在回调实现中，客户端驱动程序可以：

将PDDR_Swap消息发送到端口合作伙伴。

调用 UcmConnectorDataDirectionChanged 来通知类扩展该消息序列已成功或未成功完成。

EVT_UCM_CONNECTOR_SET_POWER_ROLE

在回调实现中，客户端驱动程序可以：

调用UcmConnectorPowerDirectionChanged 来通知类扩展该消息序列已成功或未成功完成。

注意

客户端驱动程序可以异步（即不是从回调线程）调用 UcmConnectorDataDirectionChanged 和 UcmConnectorPowerDirectionChanged。在典型的实现中，类扩展调用回调函数，该回调函数导致客户端驱动程序启动硬件事务来发送消息。当该事务完成时，硬件将通知驱动程序。驱动程序将调用这些方法来通知类扩展。

8.报告合作伙伴连接器分离事件

客户端驱动程序必须在结束连接合作伙伴连接器时调用 UcmConnectorTypeCDetach 。此调用将通知UCM类扩展，从而进一步通知操作系统。

使用案例示例：已连接到电脑的移动设备

当运行Windows10移动版的设备通过USBType-C连接连接到运行Windows10桌面版的电脑时，操作系统将确保该移动设备是上行端口(UFP)，因为只有在此方向下MTP才能正常运行。在此情况下，以下是数据角色更正的序列：

运行于移动设备上的客户端驱动程序通过调用 UcmConnectorTypeCAttach 来报告一个附加事件，并且将合作伙伴连接器报告为下行端口(UFP)。

客户端驱动程序通过调用 UcmConnectorPdPartnerSourceCaps 和 UcmConnectorPdConnectionStateChanged 来报告PD合约。

UCM类扩展将通知USB设备端驱动程序，从而使这些驱动程序响应来自主机的枚举。操作系统信息通过USB进行交换。

UCM类扩展UcmCx将调用客户端驱动程序的回调函数来更改角色：EVT_UCM_CONNECTOR_SET_DATA_ROLE 和EVT_UCM_CONNECTOR_SET_POWER_ROLE。

注意如果两台Windows10移动版设备互相连接，将不执行角色交换，并且系统将通知用户该连接无效。