基于Windows2000開發(fā)WDM設(shè)備驅(qū)動程序的方法

基于Windows2000開發(fā)WDM設(shè)備驅(qū)動程序的方法

摘要:本文介紹了Windows2000WDM驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)及其原理，給出一個驅(qū)動程序的例子關(guān)鍵詞:WDM驅(qū)動程序1.概述引入了全新的WDM(Win32DriverModel)的驅(qū)動程序架構(gòu)，說是新技術(shù)，其實(shí)早在1997年Microsoft就提出了該項(xiàng)技術(shù)并在Windows98中得到了充分的應(yīng)用，換句話說，Windows98也支持WDM。這樣WDM就成為了一個跨平臺的驅(qū)動程序模型不僅如此WDM驅(qū)動程序還可以在不修改源代碼的情況下經(jīng)過重新編譯后在非Intel平臺上運(yùn)行。2．WDM設(shè)備驅(qū)動程序的特點(diǎn)和原理2.1通用驅(qū)動程序?qū)旧弦粯拥挠布?，因?yàn)樗麄児蚕硪粋€總線或完成類似的任務(wù)，設(shè)備驅(qū)動程序可以使用這些標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動程序功能，使公共總線的共享容易，且更容易寫出新的驅(qū)動程序，總線驅(qū)動程序，如USB、1394，和類驅(qū)動程序。(1)Win32程序接口：可以使用Win32函數(shù)像訪問文件那樣訪問設(shè)備CreateFile()、Closehandle()、ReadFile()、WriteFile()、DeviceIoControl（）用于發(fā)出特殊請求，可發(fā)送數(shù)據(jù)給驅(qū)動和從驅(qū)動得到數(shù)據(jù)，IOCTL代碼可以是預(yù)先定義的也可是自己定義的。(2)創(chuàng)建設(shè)備大多數(shù)WDM設(shè)備對象都是在PnP管理器中調(diào)用AddDevice入口時創(chuàng)建，這個PnP例程在插入新設(shè)備和安裝Inf文件時被調(diào)用，此后一系列的PnPIRP被發(fā)送到驅(qū)動程序，指示設(shè)備應(yīng)如何啟動和查詢它的功能2.2WDM-的工作原理WDM是在NT4.0驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)上發(fā)展起來的，所以它與NT4.0驅(qū)動程序極為相似，但是它卻有了本質(zhì)上的提高，比如它支持USB、IEEE1394、ACPI等全新的硬件標(biāo)準(zhǔn)。雖然Windows98與Windows2000都支持WDM，可是并不意味著Windows98下的VxD可以在Windows2000下運(yùn)行，而NT下的WDM卻可以在Windows98下運(yùn)行。不過原先準(zhǔn)備在兩個平臺上同時運(yùn)行需要編寫兩個截然不同的驅(qū)動程序，而現(xiàn)在只需要編寫一個WDM驅(qū)動程序就可以了。同NT4.0驅(qū)動程序一樣，WDM驅(qū)動程序也是分層的，即不同層上的驅(qū)動程序有著不同的優(yōu)先權(quán)，而Windows9x下的VxD則沒有此結(jié)構(gòu)。另外，WDM還引入了功能設(shè)備對象FDO（functionaldeviceobject）與物理設(shè)備對象PDO（physicaldeviceobject）兩個新概念來描述硬件，一個PDO代表一個真實(shí)硬件，在驅(qū)動程序看來則是一個FDO。

另外值得注意的是，一個硬件只允許有一個PDO，但卻可以擁有多個FDO，而在驅(qū)動程序中我們不是直接操作硬件而是操作相應(yīng)的PDO與FDO。在Ring-3與Ring-0通訊方面，操作系統(tǒng)為每一個用戶請求打包成一個IRP（IORequestPacket）結(jié)構(gòu)，將其發(fā)送至驅(qū)動程序并通過識別IRP中的PDO來識別是發(fā)送給哪一個設(shè)備的。另外，在驅(qū)動程序的加載方面WDM既不靠驅(qū)動程序名稱也不靠一個具有某種特殊意義的ID，而是依靠一個128位的GUID來識別驅(qū)動程序（Windows下許多東西都是靠此進(jìn)行識別的）。2.3IRP處理I/O請求包IRP是驅(qū)動程序操作的中心，IRP是一個內(nèi)核對象，它是預(yù)先定義好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，帶有一組對它進(jìn)行操作的I/O管理器例程，I/O管理器接受一個I/O請求，然后將它傳送到合適的驅(qū)動程序棧中的最高驅(qū)動程序之前，分配并處始化一個IRP，每個I/O請求有主功能代碼2.4IRP參數(shù)比如一個寫的I/O請求轉(zhuǎn)換成一個IRP時，I/O管理器填寫主要的IRP首部，并構(gòu)造第一個個棧單元，對寫請求來講，首部包含用戶緩沖區(qū)信息，而棧單元則包含寫的具體參數(shù)。如果調(diào)用另一個驅(qū)動則必須創(chuàng)建下一個棧單元。一個IRP到棧頂時，使用PIO_STACK_LOCATIONIoGetCurrentIrpStackLocation(

INPIRPIrp

);IoGetCurrentIrpStackLocationreturnsapointertothecaller'sstacklocationinthegivenIRP。如決定需要把這個IRP沿設(shè)備棧向下傳遞，使用IoCopyCurrentIrpStackLocationToNextorIoSkipCurrentIrpStackLocation簡單的將內(nèi)容復(fù)制到下一個單元，如果要更改下一個棧單元，要使用LOCATIONIoGetNextIrpStackLocation(INPIRPIrp);IoGetNextIrpStackLocationgivesahigherleveldriveraccesstothenext-lowerdriver'sI/OstacklocationinanIRPsothecallercansetitupforthelowerdriver.可使用IoCallDriver調(diào)用下一個驅(qū)動程序，當(dāng)最低一層的驅(qū)動處理玩后調(diào)用IoCompleteRequest，IRP再向上傳遞返回用戶，當(dāng)IRP向上傳遞時也可以每個驅(qū)動有機(jī)會再處理它，每個驅(qū)動要設(shè)置IoSetCompletionRoutine掛接一個例程，一個驅(qū)動不一定要沿著設(shè)備棧向下傳遞IRP，如果自己能處理就就使用IoCompleteRequest完成IrP2.5設(shè)備接口用戶態(tài)使用Win32CreateFile訪問驅(qū)動程序，dwShareMode為0時來請求獨(dú)占內(nèi)核對象在設(shè)備對象DEVICE_OBJECT結(jié)構(gòu)中存儲設(shè)備的信息，對于與設(shè)備的每個交互，相關(guān)的DEVICE_OBJECT被傳遞給驅(qū)動的回調(diào)例程。，但是開發(fā)者可以擴(kuò)展設(shè)備結(jié)構(gòu)，稱為設(shè)備擴(kuò)展在PnPIRP中我們加載設(shè)備NTSTATUSWdm1AddDevice(

INPDRIVER_OBJECTDriverObject，指向驅(qū)動程序的指針

INPDEVICE_OBJECTpdo指向物理設(shè)備的指針){

DebugPrint("AddDevice");status=IoCreateDevice(DriverObject，創(chuàng)建設(shè)備sizeof(WDM1_DEVICE_EXTENSION)，NULL，

//NoNameFILE_DEVICE_UNKNOWN，0，F(xiàn)ALSE，

//Notexclusive，TRUE為獨(dú)占&fdo返回的新設(shè)備對象);

if(!NT_SUCCESS(status)returnstatus;IoAttachDeviceToDeviceStack(fdo，pdo);與設(shè)備棧掛接2.6刪除設(shè)備NTSTATUSWdm1Pnp(

INPDEVICE_OBJECTfdo，

INPIRPIrp)PIO_STACK_LOCATIONIrpStack=IoGetCurrentIrpStackLocation(Irp);

ULONGMinorFunction=IrpStack->MinorFunction;

if(MinorFunction==IRP_MN_REMOVE_DEVICE)

{DebugPrint("PnPRemoveDevice");

//disabledeviceinterfaceIoSetDeviceInterfaceState(&dx->ifSymLinkName，F(xiàn)ALSE);RtlFreeUnicodeString(&dx->ifSymLinkName);//unattachfromstack從設(shè)備棧脫離if(dx->NextStackDevice)IoDetachDevice(dx->NextStackDevice);//deleteourfdo刪除設(shè)備IoDeleteDevice(fdo);

}CreateFileIRP_MJ_CreateWriteFileMJ_WRITECloseHandleMJ_CLOSE

DeviceIoControlMJ_DEVICEIOCONTROLReadFileMJ_CLOSE所有的分發(fā)例程都有相同的函數(shù)原型，均需傳遞一個設(shè)備對象的指針和IRP，IRP由IRP首部和一系列的棧單元組成，每個