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驱动基础知识
68013带有自己的驱动的程序的,但是在这里为了讲解usb驱动程序的开发方法,我们还是自己的驱动程序吧,我自己的驱动程序比它自带的驱动程序效果更好,呵呵,传输速度更快,网上有网友说,Ezusb
驱动程序的缺点一大堆,下面讨论驱动程序的编写方法,在本文中,widows环境下我主要想讲解不同的工具的开发方法和技巧。
2.1 windows
驱动开发基础
windows下Pc开发驱动的方法主要有,windriver,driverstudio
3.2+ddk,ddk和WDK这4种,windriver开发驱动最简单,但它开发的驱动不符合微软的wdm模型的思想,在本文中,不对windriver进行讲解,主要讲解driverstudio
3.2(dw 3.2)+ddk,及ddk,和wdk进行驱动开发。
Driverstudio 简单来说,就像api的MFC,它是对ddk的进一步的封装,采用driverstudio的driverworks能够很方便的生成程序框架。而且生成的程序满足wdm模型,因此它以它的易用性影响了一代人。下面首先讲解采用vc6.0+driverstudio
3.2 +ddk搭建驱动开发环境。
1.装系统XP->安装VC
6.0—>安装DDK->driver studio
3.2
2.如果安装的是DDK2600,则需要安装补丁,ntstrsafe和csq,到网上下载文件ntstrsafe.lib+csq.lib.rar,把解压出来的两个库文件拷贝到WinXP_DDK的安装目录下的库目录中(我的是E:/WINDDK/2600/lib/wxp/i386)。
3.对driver
studio,VC6.0和ddk进行简单的设置;
(1)在VC6.0
菜单的DriverStudio菜单下的DDK Build Settings,在弹出的对话框中选择已经安装的DDK目录(我的是E:/WINDDK/2600);
(2) VC6.0-->Tools-->Options,点击"Directories"选项卡:)“Show
directories for:"下选择Include files,然后检查有没有包含ddk的头文件目录(我的是E:/WINDDK/2600/inc/wxp),如果没有则加上;Show
directories for:"下选择Library files,然后检查有没有包含ddk的库文件目录(我的是E:/WINDDK/2600/lib/wxp/i386),如果没有则加上;
(3)启动driverstudio,在develop下的DDK
Building Settings中确保“DDK Root Directory”下方的内容是ddk的安装目录(我的是E:/WINDDK/2600),然后点击下方的"Luanch
Program"正式启动vc6的开发环境。
(4) VC6.0进入菜单File-->Open Workspace(打开位于DriverStudio3.2安装目录的/DriverWorks/Source/vdwlibs.dsw)-->进入菜单Build-->batch
Build,点击“Select x86"按钮只选中全部的32位库(对于32位的电脑一定不要选中64位的库,否则后面编译会出错)-->点击按钮"Rebuild
AlL”开始编译。
(5)编译一个DriverStudio自带的实例,启动VC6.0,点击菜单File-->Open
Workspace,打开项目文件:
C:/Program Files/Compuware/DriverStudio/DriverWorks/Examples/wdm/
hellowdm/HelloWdm.dsw,然后编译,如果没有报错,那说明安装和配置成功。
(6)应用driverstudio的Driver wizard生成驱动程序框架:此后系统会一步一步引导你完成设置,最后自动生产的驱动程序框架。设置好后将生成驱动文件,然后用VC6.0进行编译:进行Build菜单,Rebuild
AlL将生成.sys文件,说明驱动模块编译成功!
讲解完dw3.2的环境搭建后,接着谈谈wdm的驱动到底有哪些内容,本文主要讲解的驱动都是功能驱动,过滤驱动本文不在进行讲解。无论是dw3.2还是ddk或wdk开发驱动都包括以下内容:
1.
pnp
2.电源管理,3.内存管理等。
对于dw3.2+ddk或单独采用ddk开发驱动来说,还有派遣函数等内容,而对于wdk来说,就没有派遣函数了,都用队列来处理。
本文主要针对usb驱动进行讲解,在dw3.2中,与usb驱动相关的几个类如下:
1.KUsbLowerDevice :主要用于逻辑设备的编程;
2.KusbInterface:主要用于接口设备的编程;
3.KusbPipe:主要用于管道的编程;
对于将dw3.2+ddk怎么开发usb驱动程序,首先采用driverworks的DriverWizard生成usb驱动框架,生成的流程在这里不进行讲解了,网上有10分钟开发一个usb驱动程序等资料。
对于DDK和WDK的最大的不同是DDK采用wdm模型,而WDK采用的是WDF模型,WDM中的Irp在WDF中WDFREQUEST对象表示,WDFREQUEST是对Irp的封装,而wdm中的i/o对象在wdk中不再是一个设备对象,wdk用i/o
target表示,i/o target
对象比设备对象(device_object)表示的范围更大,可以表示驱动,和队列对象等。
其次DDK和WDK的不同就是在ddk中,用队列用的比较少,而在wdk中无处不见队列,而wdm的对象都是杂乱的并行队列,而wdf中队列分成了3种,串行队列,并行队列,手动队列。
DDK和WDK的另外一个不同就是电源管理和Pnp了,WDK几乎不要用户在写电源管理和Pnp代码了。
呵呵,总结一句,WDK比DDK的代码更加简洁,少了很多代码。这些不同,我会在后面的举例中,都可以看到。其中ddk的usb讲解,我就采用ddk下面的例子,bulkusb进行讲解,而对于wdk
usb讲解,我采用的是wdk下的例子,usbsamp。
Window驱动的开发基础先介绍到这里了,对于最基本的DriverEntry,Adddevice等,我还会在后面的例子中进行讲解。另外WDF又分成2种,第一种是KMDF,第二种是UMDF,KMDF是内核的驱动,UMDF是用户层的驱动。
2.2
应用程序与驱动之间的通信
当应用程序通过USB管道发送或接收数据时,它首先调用Win32
API(如ReadFile,CreateFile,WriteFile,DeviceIoControl)调用使得功能驱动程序收到一个IRP。而驱动程序的工作是把客户的请求(应用软件)引导到正确端点的管道上。它把请求提交到总线驱动程序,总线驱动程序再把请求分解成多个事物(transaction),然后这些事务被送到总线。
应用程序可以调用ReadFile,CreateFile,WriteFile,DeviceIoControl等API通过IRP来和驱动程序进行通信。Windows中,应用程序实现与WDM通信的过程是:应用程序先用CreateFile函数打开设备,然后用DeviceIoControl和WDM通信,包括从WDM中读数据和写数据给WDM。也可以使用ReadFile从WDM中读数据或用WriteFile写数据给WDM,当应用程序退出时,用CloseHandle关闭设备。对应的IRP如下所示:
表1 Win32 API
对应的IRP
Win32函数 |
IRP主功能代码(IRP_MJ_xxx) |
KDevice类成员函数 |
CreateFile |
CREATE |
Create |
ReadFile |
READ |
Read |
WriteFile |
WRITE |
Write |
DeviceIoControl |
DEVICE_CONTROL |
DeviceControl |
CloseHandle |
CLOSE CLENUP |
Close CleanUp |
2.3
驱动程序与底层硬件之间的通信
驱动程序(FDO)和硬件之间的通信主要是在功能驱动层,首先构造USB请求包,然后将USB请求包发送到底层驱动总线上,具体的流程如下:
(1)
当设备插入到PC时,驱动程序调用DriverEntry()例程,主要用于负责驱动程序的初始化,用于初始化驱动程序范围的数据结构和资源。DriverEntry()例程包括主要有以下3个功能。设置AddDevice,Unload,Dispath和其它例程的入口指针;
(2)PC给硬件发送控制命令,即厂商请求。
对于dw3.2来说,发送厂商请求的函数为:BuildVendorRequest,然后构建URB将厂商请求发给硬件;发送Urb的命令为:SubmitUrb函数;
对于ddk来说,发送厂商请求的函数如下:
IoBuildDeviceIoControlRequest,它创建一个I/O控制码的Irp,然后将URB作为Irp的参数,用IoCallDriver发送到底层总线驱动,然后转发到硬件,对硬件设备进行控制;
对于wdk,发送厂商请求分为同步和异步2种方式:
(3)对设备进行读写;
dw3.2对设备进行读的函数如下:
要对usb设备进行进行读(read),首先必须发送控制请求,然后在将该请求以urb发给底层usb总线,然后获取硬件返回的数据。
发送请求有以下几种方式:
1)
对于KUsbLowerDevice类来说,发送厂商请求,函数如下:BuildVendorRequest
PURB BuildVendorRequest(
PUCHAR TransferBuffer, //为驱动程序存放传输数据的内存
ULONG TransferBufferLength, //传输的字节数
UCHAR RequestTypeReservedBits, //为类别请求字节的保留位
UCHAR Request, //具体的请求数值
USHORT Value, //为数值
BOOLEAN bIn=FALSE, //False表示主机到设备
BOOLEAN bShortOk=FALSE, //传输字节数是否可以少于指定的字节数
PURB Link=NULL //指为连接下一个传输的URB
UCHAR Index=0, //为索引值
USHORT Function=URB_FUNCTION_VENDOR_DEVICE, //类别请求
PURB pUrb=NULL
//NULL表示分配一个新的URB
);
然后将URB发送给底层USB总线,提交的函数原型如下:
NTSTATUS SubmitUrb(
PURB pUrb,
//创建的URB
PIO_COMPLETION_ROUTINE CompletionRoutine=NULL,
//完成例程
PVOID CompletionContext=NULL,
//传替给完成例程的参数
ULONG mSecTimeOut=0
//同步调用的超时参数
);
在dw 3.2下有个usbtherm的例子,里面读取数据的函数,如下:
NTSTATUS UsbThermometer::ReadRamAsynch( UCHAR offset, PIO_COMPLETION_ROUTINE pCompRoutine)
{
t << "Entering UsbThermometer::ReadRamAsynch/n";
KIrp I = KIrp::Allocate( m_Usb.StackRequirement() );
if ( I.IsNull() )