Windows驱动开发（二）

深藏阁楼爱情的钟 2022-09-21 01:09 193阅读 0赞

*  本节主要介绍驱动开发的一些基础知识。

1. 驱动程序的基本组成

1.1. 最经常见到的数据结构

**a. DRIVER\_OBJECT驱动对象**

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  // WDK中对驱动对象的定义
2.  // 每个驱动程序都会有一个唯一的驱动对象与之对应
3.  // 它是在驱动加载时被内核对象管理程序创建的
4.  
5.  **typedef****struct** \_DRIVER\_OBJECT \{ 
6.   CSHORT Type; 
7.   CSHORT Size; 
8.  
9.  //
10. // The following links all of the devices created by a single driver
11. // together on a list, and the Flags word provides an extensible flag
12. // location for driver objects.
13. //
14. 
15.  PDEVICE\_OBJECT DeviceObject; 
16. **ULONG** Flags; 
17. 
18. //
19. // The following section describes where the driver is loaded. The count
20. // field is used to count the number of times the driver has had its
21. // registered reinitialization routine invoked.
22. //
23. 
24. **PVOID** DriverStart; 
25. **ULONG** DriverSize; 
26. **PVOID** DriverSection; 
27.  PDRIVER\_EXTENSION DriverExtension; 
28. 
29. //
30. // The driver name field is used by the error log thread
31. // determine the name of the driver that an I/O request is/was bound.
32. //
33. 
34.  UNICODE\_STRING DriverName; 
35. 
36. //
37. // The following section is for registry support. Thise is a pointer
38. // to the path to the hardware information in the registry
39. //
40. 
41.  PUNICODE\_STRING HardwareDatabase; 
42. 
43. //
44. // The following section contains the optional pointer to an array of
45. // alternate entry points to a driver for "fast I/O" support. Fast I/O
46. // is performed by invoking the driver routine directly with separate
47. // parameters, rather than using the standard IRP call mechanism. Note
48. // that these functions may only be used for synchronous I/O, and when
49. // the file is cached.
50. //
51. 
52.  PFAST\_IO\_DISPATCH FastIoDispatch; 
53. 
54. //
55. // The following section describes the entry points to this particular
56. // driver. Note that the major function dispatch table must be the last
57. // field in the object so that it remains extensible.
58. //
59. 
60.  PDRIVER\_INITIALIZE DriverInit; 
61.  PDRIVER\_STARTIO DriverStartIo; 
62.  PDRIVER\_UNLOAD DriverUnload; 
63.  PDRIVER\_DISPATCH MajorFunction\[IRP\_MJ\_MAXIMUM\_FUNCTION + 1\]; 
64. 
65. \} DRIVER\_OBJECT; 
66. **typedef****struct** \_DRIVER\_OBJECT \*PDRIVER\_OBJECT;

> **参数说明：**  
>

*  **DeviceObject** : 每个驱动程序都会有至少一个设备对象。每个设备对象都有一个指向下一个设备对象的指针，最后一个设备对象指向空。此参数指的是驱动对象的第一个设备对象。设备对象的创建与删除都是由程序员自行处理的。
 *  **DriverName** : 驱动名称，由UNICODE\_STRING记录。一般格式为**\\Driver\\\[DriverName\]**。
 *  **HardwareDatabase** : 设备的硬件数据库名称。一般格式为**\\REGISTRY\\MACHINE\\HARDWARE\\DESCRIPTION\\SYSTEM**。
 *  **DriverStartIo** : 记录StartIO派发函数地址，用于序列化操作。
 *  **DriverUnload** : 指定驱动卸载时的回调函数地址。
 *  **MajorFunction** : 记录处理IRP的派发函数的函数地址。
 *  **FastIoDispatch** : 文件驱动中会用到此成员，用于处理快速IO请求。

> **驱动对象图解：**
> 
> ![1343785856_5144.jpg][]

> **b. DEVICE\_OBJECT设备对象**

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  // WDK定义的设备对象
2.  
3.  **typedef****struct** DECLSPEC\_ALIGN(MEMORY\_ALLOCATION\_ALIGNMENT) \_DEVICE\_OBJECT \{ 
4.   CSHORT Type; 
5.  **USHORT** Size; 
6.  **LONG** ReferenceCount; 
7.  **struct** \_DRIVER\_OBJECT \*DriverObject; 
8.  **struct** \_DEVICE\_OBJECT \*NextDevice; 
9.  **struct** \_DEVICE\_OBJECT \*AttachedDevice; 
10. **struct** \_IRP \*CurrentIrp; 
11.  PIO\_TIMER Timer; 
12. **ULONG** Flags; // See above: DO\_...
13. **ULONG** Characteristics; // See ntioapi: FILE\_...
14.  \_\_volatile PVPB Vpb; 
15. **PVOID** DeviceExtension; 
16.  DEVICE\_TYPE DeviceType; 
17.  CCHAR StackSize; 
18. **union** \{ 
19.  LIST\_ENTRY ListEntry; 
20.  WAIT\_CONTEXT\_BLOCK Wcb; 
21.  \} Queue; 
22. **ULONG** AlignmentRequirement; 
23.  KDEVICE\_QUEUE DeviceQueue; 
24.  KDPC Dpc; 
25. 
26. //
27. // The following field is for exclusive use by the filesystem to keep
28. // track of the number of Fsp threads currently using the device
29. //
30. 
31. **ULONG** ActiveThreadCount; 
32.  PSECURITY\_DESCRIPTOR SecurityDescriptor; 
33.  KEVENT DeviceLock; 
34. 
35. **USHORT** SectorSize; 
36. **USHORT** Spare1; 
37. 
38. **struct** \_DEVOBJ\_EXTENSION \*DeviceObjectExtension; 
39. **PVOID** Reserved; 
40. 
41. \} DEVICE\_OBJECT; 
42. 
43. **typedef****struct** \_DEVICE\_OBJECT \*PDEVICE\_OBJECT;

> 参数说明：

*  **DriverObject** : 指向驱动程序中的驱动对象。如果多个设备对象属于同一个驱动程序，则它们所指的驱动对象是相同的。
 *  **NextDevice** : 指向下一个设备对象。
 *  **AttachedDevice** : 指向下一个设备对象。如果有更高一层的驱动附加到这个驱动的时候，其指向的就是更高一层的那个驱动。
 *  **CurrentIrp** : 使用StartIO派发函数的时候，它指向的是当前的IRP结构
 *  **Flags** : 标志域，32位无符号整形，其值有以下几种：

1.  1.  DO\_BUFFERED\_IO : 读写操作使用缓冲方式（系统复制缓冲区）访问用户模式数据。
    2.  DO\_EXCLUSIVE : 一次只允许一个线程打开设备句柄。
    3.  DO\_DIRECT\_IO : 读写操作使用直接方式（内存描述表）访问用户模式数据。
    4.  DO\_DEVICE\_INITIALIZING : 设备对象正在初始化。
    5.  DO\_POWER\_PAGABLE : 必须在PASSIVE\_LEVEL级上处理IRP\_MJ\_PNP请求。
    6.  DO\_POWER\_INRUSH : 设备上电期间需要大电流。

*  **DeviceExtension** : 指向设备扩展对象。设备扩展对象是一个程序员自己定义的结构体。在驱动程序中，应该尽量避免全局变量的使用，因为全局变量不容易同步，所以将全局变量存在设备扩展中是一个非常好的解决方案。
 *  **DeviceType** : 设备类型，常用的设备类型有：

1.  1.  FILE\_DEVICE\_BEEP：蜂鸣器设备对象。
    2.  FILE\_DEVICE\_CD\_ROM：CD光驱设备对象。
    3.  FILE\_DEVICE\_CD\_ROM\_FILE\_SYSTEM：CD光驱文件系统设备对象。
    4.  FILE\_DEVICE\_CONTROLLER：控制器设备对象。
    5.  FILE\_DEVICE\_DATALINK：数据链设备对象。
    6.  FILE\_DEVICE\_DFS：DFS设备对象。
    7.  FILE\_DEVICE\_DISK：磁盘设备对象。
    8.  FILE\_DEVICE\_DISK\_FILE\_SYSTEM：磁盘文件系统设备对象。
    9.  FILE\_DEVICE\_FILE\_SYSTEM：文件系统设备对象。
    10. FILE\_DEVICE\_INPORT\_PORT：输入端口设备对象。
    11. FILE\_DEVICE\_KEYBOARD：键盘设备对象。
    12. FILE\_DEVICE\_MAILSLOT：邮槽设备对象。
    13. FILE\_DEVICE\_MIDI\_IN：MIDI输入设备对象。
    14. FILE\_DEVICE\_MIDI\_OUT：MIDI输出设备对象。
    15. FILE\_DEVICE\_MOUSE：鼠标设备对象。
    16. FILE\_DEVICE\_MULTI\_UNC\_PROVIDER：多UNC设备对象。
    17. FILE\_DEVICE\_NAMED\_PIPE：命名管道设备对象。
    18. FILE\_DEVICE\_NETWORK：网络设备对象。
    19. FILE\_DEVICE\_NETWORK\_BROWSER：网络浏览器设备对象。
    20. FILE\_DEVICE\_NETWORK\_FILE\_SYSTEM：网络文件系统设备对象。
    21. FILE\_DEVICE\_NULL：空设备对象。
    22. FILE\_DEVICE\_PARALLEL\_PORT：并口设备对象。
    23. FILE\_DEVICE\_PHYSICAL\_NETCARD：物理网卡设备对象。
    24. FILE\_DEVICE\_PRINTER：打印机设备对象。
    25. FILEDEVICE\_SCANNER：扫描仪设备对象。
    26. FILE\_DEVICE\_SERIAL\_MOUSE\_PORT：串口鼠标设备对象。
    27. FILE\_DEVICE\_SERIAL\_PORT：串口设备对象。
    28. FILE\_DEVICE\_SCREEN：屏幕设备对象。
    29. FILE\_DEVICE\_SOUND：声音设备对象。
    30. FILE\_DEVICE\_STREAMS：流设备对象。
    31. FILE\_DEVICE\_TAPE：磁带设备对象。
    32. FILE\_DEVICE\_TAPE\_FILE\_SYSTEM：磁带文件系统设备对象。
    33. FILE\_DEVICE\_TRANSPORT：传输设备对象。
    34. FILE\_DEVICE\_UNKNOW：未知设备对象。
    35. FILE\_DEVICE\_VIDEO：视频设备对象。
    36. FILE\_DEVICE\_VIRTUAL\_DISK：虚拟磁盘设备对象。
    37. FILE\_DEVICE\_WAVE\_IN：声音输入设备对象。
    38. FILE\_DEVICE\_WAVE\_OUT：声音输出设备对象。
    39. FILE\_DEVICE\_8042\_PORT：8042端口设备。
    40. FILE\_DEVICE\_NETWORK\_REDIRECTOR：网卡设备对象。
    41. FILE\_DEVICE\_BATTERY：电池设备对象。
    42. FILE\_DEVICE\_BUS\_EXTENDER：总线扩展设备对象。
    43. FILE\_DEVICE\_MODEM：调制解调器设备对象。
    44. FILE\_DEVICE\_VDM：VDM设备对象。
    45. FILE\_DEVICE\_MASS\_STORAGE：大容量存储设备对象。
    46. FILE\_DEVICE\_SMB：SMB设备对象。
    47. FILE\_DEVICE\_KS：内核流设备对象。
    48. FILE\_DEVICE\_CHANGER：充电设备对象。
    49. FILE\_DEVICE\_SMARTCARD：智能卡设备对象。
    50. FILE\_DEVICE\_ACPI：ACPI设备对象。
    51. FILE\_DEVICE\_DVD：DVD设备对象。

> 根据设备的需要，需要填写响应的设备类型。当制作虚拟设备时，应当选择FILE\_DEVICE\_UNKONWN类型的设备。

*  **StackSize** : 在多层驱动情况下，驱动与驱动之间会形成类似堆栈的结构。IRP会依次从最高层传递到最底层。StackSize就是驱动的层数。
 *  **AlignmentRequirement** : 设备在大容量传输的时候，需要内存对齐，以保证传输速度。

> c. 设备扩展
> 
> 设备对象中只包含了设备的基本信息，如果需要保存其他的信息可以使用**设备扩展**。
> 
> 设备扩展是由程序员自定义的，可以按照自己的需要添加相关的信息。设备扩展保存在非分页内存中。
> 
> 在驱动程序中应该尽量避免使用全局函数，因为全局函数往往导致函数的不可重入性。将全局变量以设备扩展方式储存，加以适当的同步保护措施是一个很好的解决方案。除此之外设备扩展往往还会记录一下信息：
> 
> > 设备对象的反向指针。
> > 
> > 设备状态或驱动环境信息。
> > 
> > 中断对象指针。
> > 
> > 控制器对象指针。

> 由于设备扩展是驱动程序专用的，它的结构必须在驱动程序的头文件中定义。

[view plain]: http://blog.csdn.net/baggiowangyu/article/details/7804567#
[1343785856_5144.jpg]: https://img-my.csdn.net/uploads/201208/01/1343785856_5144.jpg