Windows CE下驱动程序开发 代码解析篇
Windows CE下的串口驱动程序能够处理所有I/O行为类似串口的设备，包括基于16450、16550 UART（通用异步收发芯片）的设备和一些采用DMA的设备，常见的有9针串口、红外I/O口、Modem等。在%_WINCEROOT%\Public \Common\OAK\Drivers\Serial目录下，COM_MDD2子目录包含新的串口驱动MDD层函数代码。COM16550子目录包含串 口驱动PDD层代码。SER16550子目录包含的一系列函数专用于控制与16550兼容的UART，这样PDD层的主要工作就是调用SER16550中 的函数。还有一个ISR16550子目录包含的是串口驱动程序专用的可安装ISR（中断服务例程），而很多硬件设备驱动程序采用CE默认的可安装ISR giisr.dll。一般串口设备相应的注册表设置例子及意义如下：
键 意义
"SysIntr"=dword:13 串口1的中断ID为十进制13
"IoBase"=dword:02F8 串口1的IO空间首地址为十六进制2F8
"IoLen"=dword:8 串口1的IO空间长度为8个字节
"DeviceArrayIndex"=dword:0 串口1的索引，是1的由来
"Order"=dword:0 串口1驱动的加载顺序
"DeviceType"=dword:0 串口1的设备类型
"DevConfig"=hex: 10,00 .... 串口1在与Modem设备通讯时的配置，如波特率、奇偶校检等
"FriendlyName"="COM1:" 串口1在拨号程序中显示的名字
"Tsp"="Unimodem.dll" 串口1 被用于与Modem设备通讯的时候要加载的TSP（TAPI Service provider）DLL
"Prefix"="COM" 串口1的流接口的前缀
"Dll"="com16550.Dll" 串口1的驱动程序DLL
SysIntr由CE在文件Nkintr.h中预定义，用于唯一标识中断设备。OEM可以在文件Oalintr.h中定义自己的SysIntr。常见 的预定义SysIntr有SYSINTR_NOP（中断只由ISR处理，IST不再处理），SYSINTR_RESCHED（重新调度线程）， SYSINTR_DEVICES（由CE预定义的设备中断ID的基值），SYSINTR_PROFILE、SYSINTR_TIMING、 SYSINTR_FIRMWARE等都是基于SYSINTR_DEVICES定义的。IoBase是串口1的IO地址空间的首地址，IoLen是IO空间 的大小。IO地址空间只存在于x86平台，如果在其它平台硬件寄存器必须映射到物理地址空间，那子键的名称为MemBase和MemLen。在x86平台 更多硬件的寄存器由于IO空间的局限也映射到物理地址空间。DeviceArrayIndex是设备的索引，用于区分同类型的设备。Prefix是流驱动 程序的前缀，当应用程序调用CreateFile函数传递COM1:参数时，文件系统负责与串口驱动程序通信，串口驱动程序是在CE启动时由 device.exe加载的。
下面从MDD层函数COM_Init开始探索串口驱动的初始化过程。COM_Init是在串口设备被检测后由设备管理器device.exe调用的， 主要的作用是初始化设备，它的唯一参数Identifier是由device.exe传递的，其类型是一个字符串指针，字符串的内容是HLM\ Drivers\Active\xx，xx是一个十进制数（device.exe会跟踪系统中每个驱动程序，把加载的驱动程序记录在Active键下）。 COM_Init先分配一个HW_INDEP_INFO结构体，这个结构体是独立于串口硬件的头信息（MDD、PDD、SER16550都包含自己独特的 结构体，具体的结构体定义请参见串口驱动源码），分配之后再初始化结构体中每个成员，初始化结构体后调用 OpenDeviceKey((LPCTSTR)Identifier)打开HLM\Drivers\Active\xx\Key包含的注册表路径，在这 里路径一般为HLM\Drivers\BuiltIn\Serial，即串口的驱动程序信息在注册表中所处的位置。COM_Init接着在HLM\ Drivers\BuiltIn\Serial下查询DeviceArrayIndex、Priority256的值，Priority256指定了驱动 程序的优先级，如果没有就用默认的优先级。接下来调用GetSerialObject(DeviceArrayIndex)，这个函数由PDD层定义，返 回HWOBJ结构体，这个结构体主要包含PDD层和SER16550定义的函数的指针。也就是说MDD通过调用这个函数才能调用底层实现的函数。接下来的 大多数工作都是调用底层函数实现初始化。第一个调用的底层函数SerInit主要设置由用户设置的硬件配置，例如线路控制、波特率。它调用 Ser_GetRegistryData函数得到保存在注册表中的硬件信息，Ser_GetRegistryData在内部调用系统提供的 DDKReg_GetIsrInfoDDK和DDKReg_GetWindowInfo函数得到在HLM\Drivers\BuiltIn\Serial 下保存的IRQ、SysIntr、IsrDll、IsrHandler、IoBase、IoLen。IRQ是逻辑中断号，IsrDll表示当前驱动程序的 可安装ISR所在的DLL名称，IsrHandler 表示可安装ISR的函数名称。在这里顺便提一下可安装ISR，读者在我以前发表的关于OAL的文章中可以了解到OEM在OEMInit函数中关联IRQ和 SysIntr，当硬件设备发生中断时，ISR会禁止同级和低级中断，然后根据IRQ返回关联的SysIntr，内核根据ISR返回的SysIntr唤醒 相应的IST（SysIntr与IST创建的Event关联），IST处理中断之后调用InterruptDone解除中断禁止。在OEMInit中关联 的缺点是一旦编译了CE内核后就无法添加这种关联了，而一些硬件设备会随时插拔或者共享中断，要关联这样的硬件设备解决方法就是可安装ISR，可安装 ISR专用于处理指定的硬件设备发出的中断，所以如果硬件设备需要可安装ISR必须在注册表中添加IsrDll、IsrHandler。多数硬件设备采用 CE默认的可安装ISR giisr.dll，格式如下：
"IsrDll"="giisr.dll"
"IsrHandler"="ISRHandler"
如果一个硬件驱动程序需要可安装ISR而开发者又不想自己写一个，那么可以利用giisr.dll来实现。除了在注册表中添加如上所示外，还要在驱动程序中调用相关函数注册可安装ISR。伪代码如下：
g_IsrHandle = LoadIntChainHandler(IsrDll, IsrHandler, (BYTE)Irq);
GIISR_INFO Info;
PHYSICAL_ADDRESS PortAddress = {PhysAddr, 0};
TransBusAddrToStatic(BusType, dwBusNumber, PortAddress, dwAddrLen, &dwIOSpace, &(PVOID)PhysAddr)
Info.SysIntr = dwSysIntr;
Info.CheckPort = TRUE;
Info.PortIsIO = (dwIOSpace) ? TRUE : FALSE;
Info.UseMaskReg = TRUE;
Info.PortAddr = PhysAddr + 0x0C;
Info.PortSize = sizeof(DWORD);
Info.MaskAddr = PhysAddr + 0x10;
KernelLibIoControl(g_IsrHandle, IOCTL_GIISR_INFO, &Info, sizeof(Info), NULL, 0, NULL);
LoadIntChainHandler函数负责注册可安装ISR，参数1为DLL名称，参数2为ISR函数名称，参数3为IRQ。 TransBusAddrToStatic函数在后面讲。如果要利用giisr.dll作为可安装ISR，必须先填充GIISR_INFO结构体， CheckPort=TRUE表示giisr要检测指定的寄存器来确定当前发出中断的是否是这个设备。PortIsIO表示寄存器地址属于哪个地址空间， FALSE表示是内定空间，TRUE表示IO空间。UseMaskReg=TRUE表示设备有一个掩码寄存器，专用于指定当前设备是否是中断源，也就是发 出中断，而MaskAddr表示掩码寄存器的地址。如果对Info.Mask赋值，那么PortAddr表示一个特殊的寄存器地址，这个寄存器的值与 Mask的值&运算的结果如果为真，则证明当前设备是中断源，否则返回SYSINTR_CHAIN（表示当前ISR没有处理中断，内核将调用 ISR链中下一个ISR），如果UseMaskReg=TRUE，那么MaskReg寄存器的值与PortAddr指定的寄存器的值&运算的结果 如果为真，则证明当前设备是中断源。
函数SerInit接着调用函数Ser_InternalMapRegisterAddresses转换IO地址并且映射地址， Ser_InternalMapRegisterAddresses在内部调用系统提供的HalTranslateBusAddress(Isa, 0, ioPhysicalBase, &inIoSpace, &ioPhysicalBase)函数将与总线相关的地址转换为系统地址，参数1为总线类型，参数2为总线号，参数3为要转换的地址 （PHYSICAL_ADDRESS类型，实际是LARGE_INTEGER型），参数4指定寄存器地址属于IO地址空间还是物理地址空间，参数5返回转 换后的物理地址。观察HalTranslateBusAddress的源码得知如果是在x86平台，这个函数除了把参数3赋给了参数5其余什么都没有做， 而非x86平台将inIoSpace的值置为0，表示一定是物理地址。在调用HalTranslateBusAddress前要确定从注册表中得到的寄存 器地址到底是属于哪个地址空间的，例如：
ULONG inIoSpace = 1; ///1表示是IO空间
PHYSICAL_ADDRESS ioPhysicalBase = {iobase, 0}; ///相当于ioPhysicalBase.LowPart = iobase
在地址转换后就要将转换后的地址映射到驱动程序（一般IST和应用程序一样运行在用户模式）能够访问的虚拟地址空间（0x80000000以下）和ISR能够访问的静态虚拟地址空间中（0x80000000以上）。例如：
////如果地址属于物理地址空间
ioPortBase = (PUCHAR)MmMapIoSpace(ioPhysicalBase, Size, FALSE);
TransBusAddrToStatic(Isa, 0, ioPhysicalBase, Size, &inIoSpace, ppStaticAddress);
MmMapIoSpace函数负责将物理地址映射到驱动程序能够访问的虚拟地址空间中，通过源码分析MmMapIoSpace在内部分别调用：
pVirtualAddress =VirtualAlloc(0, SourceSize, MEM_RESERVE, PAGE_NOACCESS);
VirtualCopy(pVirtualAddress, (PVOID)(SourcePhys >> 8), SourceSize, PAGE_PHYSICAL |
PAGE_READWRITE | (CacheEnable ? 0 : PAGE_NOCACHE));
VirtualAlloc分配一块和MemLen一样大小的虚拟地址空间，因为参数1为0，所以内核自动分配。一般MemLen小于2MB，所以会在 应用程序的地址空间中分配。VirtualCopy负责将硬件设备寄存器的物理地址与VirtualAlloc分配的虚拟地址做一个映射关系，这样驱动程 序访问PvirtualAddress实际上就是访问第一个寄存器。因为硬件设备寄存器的物理地址一定是在512MB（CE支持RAM的最大值）以上，所 以除了最后的参数要加PAGE_PHYSICAL外，第二个参数物理地址也要右移8位（或者除以256）。映射硬件寄存器当然PAGE_NOCACHE是 必须加的。TransBusAddrToStatic函数负责将物理地址映射到ISR能够访问的静态虚拟地址空间中，当出现＝享时，ISR要负责访问硬件 设备的某一个寄存器来判断中断源，所以将寄存器的物理地址映射到静态虚拟地址空间中是必要的（ISR只能访问静态的虚拟地址空间）。所谓静态虚拟地址空间 是指在OEMAddressTable中定义的虚拟地址空间（当然是0x80000000以上）。在x86平台一般这个表只定义RAM的物理地址与虚拟地 址对应关系，而硬件设备的寄存器地址并不在该表中定义，所以如果要创建一块静态的虚拟地址空间供ISR访问，必须在此之前调用 CreateStaticMapping函数在0xC4000000到0xE0000000虚拟地址空间中分配。 TransBusAddrToStatic函数在内部就是调用了CreateStaticMapping函数。注：硬件设备的寄存器地址也可以在 OEMAddressTable中定义。
////如果地址属于IO空间
ioPortBase = (PUCHAR)ioPhysicalBase.LowPart;
*ppStaticAddress=ioPortBase
这种情况只属于x86平台，是IO空间就可以直接访问，即使是用户模式。
SerInit函数接着初始化SER_INFO结构体成员，之后调用SL_Init函数，这个函数在ser16550中定义，负责初始化 SER16550_INFO结构体，在这个结构体中保存串口8个寄存器的地址。SerInit函数执行完毕后COM_Init函数创建接收缓冲区，然后调 用StartDispatchThread函数初始化中断并且创建IST。StartDispatchThread函数在内部调用 InterruptInitialize函数关联SysIntr和Event，然后调用InterruptDone函数告诉内核当前串口可以中断处理，接 着调用CreateThread函数创建IST线程。
注册表操作部分函数介绍：
Windows CE 6.0有4个基本的注册表键值， HKEY_CLASSES_ROOT, HKEY_CURRENT_USER, HKEY_LOCAL_MACHINE, HKEY_USERS。其它的都是这4个注册表的子键。
我们以一个内建的串口驱动为例，它在注册表文件Platform.reg中的描述如下: 其中Prefix 和 Dll项是必不可少的，Prefix代表设备文件名前缀, 与Index合用表示该设备的名称，该注册表子键的设备名称就是"COM1:",该名称可以用于CreateFile调用。Dll则是动态链接库名称。Index为设备序号。Flags为1表示系统启动时不加载，需要应用程序自己加载，为0表示该驱动在系统启动时加载。
[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\BuiltIn\Serial]
"Prefix"="COM"
"Dll"="$(_TGTPLAT_PFX)_serial.dll"
"Flags"=dword:0
"Index"=dword:1
在%WinCE Dir%Public%Common%OAK%INC%目录下，文件cregedit.h中，定义了一个类CRegistryEdit来封装了注册表的操作。许多的硬件驱动，比如串口类，也继承了CRegistryEdit类。
还有一种方法是利用windows CE提供的API进行注册表项的操作。
方法一: 利用系统提供的注册表类CRegistryEdit
类的定义在文件regedit.h中。
在构建函数中，会取得当前注册表子键的HANDLE句柄。有3个构造函数，第一个是用全路径，调用hKey = OpenDeviceKey(TEXT("HKEY_LOCAL_MACHINE\\Drivers\\BuiltIn\\Serial"))构造, 第二个是如果已知其父注册表子键，调用RegOpenKeyEx( HKEY_LOCAL_MACHINE, TEXT("Drivers\\BuiltIn\\Serial"), 0,0,&hKey). 第三种方法是用RegCreateKeyEx().
析构函数中，调用RegCloseKey(hKey)关闭掉对注册表子键的引用。
读取注册表项可以使用GetRegValue方法，写入注册表项使用RegSetValueEx方法。其方法的实现也是通过windows CE API，具体可以参照下一个Section。
RegGetList和RegSetList方法提供了对类型为REG_MULTI_SZ和DWORD的VALUE的读写操作。
其它类方法GetWindowInfo， GetIsrInfo，GetPciInfo获取注册表更多的信息。
方法二: 利用windows CE API
为了获取一个注册表键值，先要调用RegOpenKeyEx。以上面内建串口驱动为例，RegOpenKey( HKEY_LOCAL_MACHINE, TEXT("Drivers\\BuiltIn\\Serial"), 0, 0, &hKey ), 其中hKey就是我们获取的该注册表子键的HANDLE句柄。接下来对注册表子键的操作就是通过hKey来实现.
有了hKey, 就可以对注册表子键的各个内容进行读写操作。如果要读去子键的Prefix, 调用函数RegQueryValueEx(hKey, TEXT("Prefix"), NULL, &lpType, &lpData, &lpcbData), lpType, lpData为Prefix返回类型和值，该例中，lpType = REG_SZ, lpData = TEXT("COM"). lpcbData当调用时，修饰限制lpData的size in bytes，返回时，为lpData返回值的SIZE。
对应于读操作，写操作是一个相反的过程，RegSetValueEx(hKey, TEXT("Prefix"), NULL, REG_SZ, PBYTE(TEXT("TST")), wcslen(TEXT("TST"))*2). 其中要写入的项为Prefix项，类型为REG_SZ, 值为TEXT("TST"), 最后一个参数为写入值得SIZE in bytes. 注意第二个参数，如果注册表中存在该项，则改写它的值。如果没有，则新建一个注册表项。
某些情况下，我们需要删除一个注册表项，只需调用RegDeleteKey(hKey, TEXT("Index"))就可以删除Index注册表项。
要关闭一个注册表子键，只需要调用RegCloseKey(hKey)就可以完成。
总结:
关于注册表有很多更加深入的使用，如RegEnumValue. 更多的有关注册表项，可以查看MSDN手册。