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。