驱动SYS开发总结

1.驱动简介

1.1.驱动是什么
计算机的外部设备需要和计算机进行数据交换，生产外部设备的厂家如何使计算机和自己的设备交换数据呢，就是通过驱动程序，从设备中读入到计算机中，早期的Win3.1,Win9x设备驱动是vxd,Win NT是kdm, Win2k 统一发展成wdm模式。

1.2.sys文件
sys文件是驱动程序的可执行代码，其扩展名为.sys，驱动程序安装后保存在windows/system32/drivers目录中。

对于PnP设备，在设备插入后，sys文件会被windows装载到内存中，系统线程调用sys中的函数来和设备进行通信。

1.3.inf文件
inf文件是安装设备驱动程序时必须使用的文件，其扩展名为 .inf，驱动程序安装后保存在windows/inf目录中。

系统使用一个扩展名为INF的文本文件来控制与安装驱动程序相关的大部分活动。INF文件应该由驱动程序开发人员随驱动程序一起提供。通过INF文件可以告诉操作系统哪一个文件需要复制到用户硬盘上，应该增加或修改哪一个注册表项，如此等等。

inf中提供产品设备的产品id，以及对应的sys文件名，驱动class名,class guid,

1.4.usb-client driver
HOST 与DEVICE, ENDPOINT与PIPE

我们进行的USB驱动开发大多数是usb-client driver,系统厂商大多数都已经把USB类驱动做好，我们则是在类驱动之上开发针对自己设备的驱动，习惯上称做usb-client driver，其在整个软件构架中地位如下：
UHCD--USBD--USB CLIENT DRIVER--DLL OR APP

usb-client driver仍然遵守WDM模型，是WDM驱动。因为要支持PnP,所以要很小心的处理自己的资源以及IRP, 随时准备处理拔出或者插入设备的情况; 电源处理不当也会使系统无法唤醒。

需要了解的知识：wdm,usbdi,our usedevice，
wdm：
目标： a, 能提供接口函数，
b, 能实现pnp,电源消息处理,wmi,i/o等处理,
usbdi:
urb,irp，等时，中断，控制，批传输的概念
our usedevice:
我们的usb设备的传输类型，设备的能力。



2.WDM机制
WINDOWS 9X 及以前版本VXD,WIN NT 使用KDM机制，WIN2000后的驱动程序都使用WDM机制。

2.1.WDM驱动的分层机制
WDM驱动的分层图:

2.2.PDO以及IRP机制
一种设备使用相同的驱动程序，每层驱动程序装载后，有一个驱动对象（driver object）。

在驱动对象中，有设备链，一个节点是一个设备对象（device object）, 称为pdo,对应一个设备,用设备链实现多个设备支持。

系统使用irp(i/o request package)和设备进行通信，调用驱动程序函数时候，会传递需要操作的的设备对象pdo,以及进行通信使用的irp。

2.3.WDM驱动程序code构成
1, 函数构成：
基本函数：driverentry,adddevice,unload 入口函数driverentry必须使用driverentry命名，并向系统注册 其他函数名。
i/o控制函数：startio,oninterrupt,dpcforisr,adaptercontrol。
分发函数：Dispatchpnp,Dispatchpower,Dispatchwmi,dispatchread, dispatchwrite。
其它见到的函数：deviceioctl,Dispatchcreate,Dispatchclose。

这些函数除了driverentry外,其它的都可以可以自己命名，由 driverentry向系统注册。

2，必要性说明：
必须函数：
基本函数：driverentry，adddevice,
分发函数：Dispatchpnp,Dispatchpower, Dispatchwmi,
可选函数：
处理请求队列需要的函数：i/o控制例程：startio,
如果设备需要产生中断：i/o控制例程：oninterrupt,dpcforisr,
DMA操作需要的函数：i/o控制函数：adaptercontrol,
分发函数：dispatchread,dispatchwrite，

2.4.必需的处理
基本函数：driverentry，adddevice,
分发函数：Dispatchpnp,Dispatchpower, Dispatchwmi,


在driverentry中必须完成所需要的其他函数的注册，使得系统可以调用这些函数与设备进行通信。

在有新的设备插入时系统会调用adddevice,由驱动程序自己调用IoCreateDevice创建设备对象，并attach到设备堆栈中，并初始化设备对象的Flag成员。

Dispatchpnp，处理PnP管理器的发出的主功能码为IRP_MJ_PNP 的i/o请求,实现设备对即插即用的支持。

Dispatchpower,处理电源管理器发出的主功能码为IRP_MJ_PNP 的i/o请求，实现设备对电源管理的支持。

Dispatchwmi,处理WMI管理器发出的主功能码为IRP_MJ_SYSTEM_CONTROL 的i/o请求，实现设备对WMI(WINDOWS management instrumentation)的支持,作用是可以监控设备性能。

详细资料，可以查阅ddk,D_P2003-050_MBCUSB2_TRN_WDMSTRUCT_CN.ppt



3.USB类驱动接口


3.1.USB类驱动和URB
在这个UHCD--USBD--USB CLIENT DRIVER--DLL OR APP结构中， usbd将usb端口芯片驱动uhcd进行了包装，提供更便利的功能，使得其它设备驱动程序可以简单的利用这些功能。

usbd提供的函数就称为usbdi(usbd interface),主要利用 urb(usb request block), 将urb放入irp（可以自己分配irp）中传递给usbd，由usbd完成 usb设备的相关操作。

3.2.URB详细
请阅读DDK帮助。

3.3.常用函数
UsbBuildVendorRequest,UsbBuildGetDescriptorRequest, UsbBuildSelectConfigurationRequest,USBD_ParseConfigurationDescriptorEx, USBD_CreateConfigurationRequestEx,USBD_ParseDescriptors



4.我们的设备


我们的设备有一个控制管道，两个bulk读写管道（自己的命令都通过读写来完成），支持usb2.0, 支持标准usb请求。



5.SYS开发


5.1.安装配置开发环境
1、确定你已经安装了Visual C++,
2、安装2000 DDK,安装2000 DDK成功后，在“开始”->“程序”里应该有“Development Kits”->“Windows 2000 DDK”的项目。（注意一定要先安装好VC，然后才安装DDK，这个顺序决不能颠倒！！）

DDKROOT 环境变量设置为Windows 2000 DDK的基目录，如果不是的话，必须进行手工配置。请在控制面板“系统”属性的“高级”标签环境变量编辑器中设置好这个环境变量。例：DDK的安装路径 为：E:WINDDK3790 则新建用户环境变量变量名为： DDK ROOT 变量值为： E:WINDDK3790

5.2.制作inf文件
系统使用一个扩展名为INF的文本文件来控制与安装驱动程序相关的大部分活动。INF文件应该由驱动程序开发人员随驱动程序一起提供。通过INF文件可以告诉操作系统哪一个文件需要复制到用户硬盘上，应该增加或修改哪一个注册表项，如此等等。

INF 文件包含一些名字由方括号括起来的段，大部分段都含有一系列keyword = value形式的指令。例如：[Version] Signature="$CHICAGO$" Class=UUSBD ClassGUID=B51CA6BA-E750-4dff-9CDE-6AA963B17052{} provider=%LEADING% DriverVer=08/27/2001,0.1.0.1

inf制作详细参看，D_P2003-050_MBCUSB2_TRN_INFSTRUCT_CN.ppt

5.3.编写以及编译驱动
1 、makefile 文件，2 、Sources文件

makefile的内容是：
# # DO NOT EDIT THIS FILE!!! Edit .sources. If you want to add a new source # file to this component. This file merely indirects to the real make file # that is shared by all the driver components of the Windows NT DDK # !INCLUDE $(NTMAKEENV)makefile.def

Sources：
TARGETNAME=HelloWDM TARGETTYPE=DRIVER DRIVERTYPE=WDM TARGETPATH=OBJ ? INCLUDES=$(BASEDIR)inc; $(BASEDIR)incddk; TARGETLIBS=$(BASEDIR)lib*freeusbd.lib? SOURCES=HelloWDM.cpp 这个文件指定了生成的驱动程序目标名、存放obj文件的位置、lib文件的位置、被编译的源文件对象 值得注意的是，“=”前后不能有空格，否则编译的时候会出错。

编译：
从开始菜单里选择编译环境 如：Windows 2000 Checked Build Environment.exe 它从配置文件sources中读出待编译的程序的配置,包括源文件、目标文件等， 从环境变量include中得到引用文件的地址，然后调用编译链接器进行实际的编译链接工作。 编译所产生的日志文件： Build.log 链接中执行的命令行 Build.wrn 链接中遇到的警告 Build.err 链接中遇到的错误

5.4.驱动的安装调试
Win2000 以上都使用*.inf文件来控制与安装驱动程序相关的大部分活动。Inf文件由驱动开发人员随驱动程序一起提供。控制面板->添加新硬件，从硬件列 表中选择其他设备，并单击从软盘安装，再单击浏览，找到*.inf所在文件夹后，确定。接下来点下一步就ok了。安装之后，该驱动将出现在设备管理其中。

调试手法:
dbgprint()，
systemdump,
assert()，
windbg跟踪,可以设置硬断点（插入dbgbreakpoint()函数）以及软断点(在运行到硬断点后，在windbg程序中打开源文件，设置软断点)


详 细资料，查阅D_P2003-050_MBCUSB2_TRN_WDMDEVELOP1_CN.ppt, D_P2003-050_MBCUSB2_TRN_WDMDEVELOP2_CN.ppt,机械工业出版社，《windows2000设备驱动程序设计指 南》附录A驱动程序调试环境，附录B故障检验码



6.经验、教训总结


6.1.仔细check你的代码
驱动程序运行在kernelmodel下，与应用程序截然不同，你的代码如果出现任何问题，那么你看到的将是蓝色的系统崩溃屏幕，或者系统直接重新启动，

6.2.调试机的必要性
由于代码不可避免的会存在错误，所以，拥有调试机是必要的，否则你的大部分时间会浪费在等待计算机shutdown和reset上，工作的进展会如同蜗牛在爬行。

请注意你的dbug信息，尤其是dbgbreakpoint,如果你的机器不是处于调试模式下，断点将会挂起你的系统，黑屏，不能再进行任何操作，也看不到任何显示。

6.3.谨慎和认真
小心的处理每一个irp,以及你的任何资源，最好有一个可以确定它们被正确无误的处理和使用的手段，比如增加标志性的调试信息，使用计数等。否则你将花费很多很多的的时间去发现这些细微而致命的错误。