Windows设备驱动程序设计解析

应用程序对设备对象的操作过程
操作接口：设备驱动程序的Win32 API函数，或重载的设备驱动程序的 Win32 API回调函数。 操作参数：设备句柄、操作类型及其它信息。 例：DeviceIoControl（hDevice, DIOC_MY_IO, NULL, 0, NULL, 0, NULL,NULL）； Win32子系统处理：将I/O操作转换后交I/O管理器处理， I/O管理器创建 一个I/O请求包(IRP)后，送到设备对象栈的最上层设备对象对应的驱动 程序。
PnP管理器就创建PDO，在注册表中添加某些项 N 所有硬件检测完毕？ Y PnP管理器决定分配哪些资源给各个设备
设备驱动程序的装入过程
PnP管理器查找注册表中与该PDO相吻合的各级驱 动程序 N 找到？ Y
读INF文件，按INF文 件指令安装各级驱动 程序
PnP管理器查找所选驱动程序对象已在I/O管理器中
驱动程序处理：每层驱动程序都可决定如何处理IRP，既可直接处理 完该IRP就不再向下传，也可处理完后继续向下传递，还可只做向下 传递工作。下层处理完的返回信息又通过该包的结构逐层向上传递。
系统重启
硬件接入
添加新设备 指定 检测 安装向导指定新的硬件类 型
总线驱动程序检测到新的 硬件
取配置头区域信息 由指定得到信息 取得厂商、设备类型、版本、资源需求等信息
虚拟设备驱动程序(Virtual Device Driver，VDD)可 使DOS应用程序访问x86平台上的硬件，也可支持 Windows 9x下的对端口访问。 WDM驱动程序 是一种遵循电源管理协议并能在Win98 和Win2000上实现源代码级兼容的PnP驱动程序。WDM 驱动程序又可分为类驱动程序（管理已定义类的设备） 和小驱动程序（提供厂商专有的支持）。
PnP管理器根据需要给设备发送各种PnP IRP
PnP管理器给设备发送“启动设备”PnP IRP，驱动程序将分 配的资源信息向下传送到设备配置头区域中，并启动设备
驱动程序处于等待状态，等待IRP的到来
WDM驱动程序的结构
WDM驱动程序包含许多例程，操作系统调用这些例程来执
行对IRP的各种操作。
基本驱动程序例程 I/O控制例程 StartIO AdapterControl OnInterrupt DpcForIsr StartIO处理请求队列、 AdapterControl处理DMA 操作、OnInterrupt处理中断。 分发例程
WDM的基本结构
1、设备对象
设备对象:系统为帮助软件管理硬件而创建的一个数据 结构（包括 PDO、FDO、FiDO）。 PDO(物理设备对象):设备对象中的物理型对象。 FDO(功能设备对象):设备对象中的功能型对象。 FiDO(过滤器设备对象):在I/O管理器、FDO和PDO间的监视、修改 IRP流的过滤型对象，分上层过滤和下层过滤对象。
已装 入？
执行DriverEntry()，设置各例程 的入口地址，将对象指针装入I/O 管理器中
PnP管理器装入最底层过滤驱动程序，调用其 AddDevice函数，该函数创建一个FiDO，实现FiDO与 同级驱动程序的连接
AddDevice函数把PDO连接到FiDO上
PnP管理器依次装入各级驱动程序，完成整个设备对象栈
设备对象与设备驱动程序关系
每个功能设备对应一个设备对象（设备对象栈为设备对象内部属性）， 相同型号的多个功能设备对应多个设备对象。每个设备对象具有不同的私 有属性值(如设备ID)。
相同型号的多个功能设备共用一个过滤驱动程序和功能驱动程序，
即只有一个驱动程序对象。
设备驱动程序与设备关系：
同类中成员函数与类实例关系。
设备对象栈: 描述对设备对象内部处理请求的驱动层次的栈型结构
应用程序 用户态 核心态 设备对象 FiDO 设 备 对 象 栈 上层过滤器驱动程序 Win32子系统
I/O系统服务 IRP I/O 管理器
FDO
FiDO PDO
功能驱动程序
下层过滤器驱动程序 总线驱动程序
WDM设备驱动程序类型
功能驱动程序 ：管理FDO所代表的设备，负责其初始化、处理 I/O操作、I/O操作完成时产生中断事件，为用户提供一种适当 的设备控制方式。 总线驱动程序：负责管理PDO硬件和计算机之间的连接。 过滤器驱动程序：管理FiDO所代表的设备，用于监视和修改IRP 流，硬件或软件人员可利用过滤器驱动程序修改上级驱动程序 的传递过来的操作。 每种硬件设备的驱动程序由上述两到三种驱动程序组成（可以 无过滤器驱动程序）。相同类型的总线共用一种总线驱动程序 （如PCI总线驱动程序）。
显示驱动程序是用于显示和打印设备的内核模式驱动程 序。 文件系统驱动程序在本地磁盘或网络上实现标准PC文件 系统模型(含多层次目录结构和命名文件概念)。 保留设备驱动程序主要包括Windows NT早期版本的驱动 程序，它直接控制一个硬设备而不用其他驱动程序帮助 ，可以不做修改地在Windows 2000中运行。
Windows设备驱动程序设计
西北工业大学计算机学院Байду номын сангаас
周兴社 谷建华 倪红波
Windows 2000/XP的设备驱动程序
虚拟设备 驱动程序（VDD） 内核模式 驱动程序
文件系统 驱动程序
保留设备 驱动程序
PnP 驱动程序 WDM驱动程序
显示 驱动程序
类驱动程序
小驱动程序
Windows2000/XP设备驱动程序的种类
DriverEntry
AddDevice
DispatchPnp DispatchPower
DispatchWmi DispatchRead DispatchWrite
WDM驱动程序包含例程
• DriverEntry例程：这个例程是每一个设备驱动程序的入口。完成 某些全局初始化（如将驱动程序对象指针装入到I/O管理器中）工 作，设置响应各种用户请求的分发例程与I/O控制例程的入口。 • AddDevice例程：对于功能驱动程序，其AddDevice函数的基本职责 是创建一个设备对象并把它连接到以PDO为底的设备堆栈中。 • DispatchPnp例程：用于处理IRP_MJ_PNP消息，以便能实现即插即 用的功能。 • DispatchPower例程：用于实现对电源管理的支持。 • DispatchWmi例程：WMI是微软实现的基于Web的企业管理工业标准 ，该例程用于处理有关的消息。