《快快乐乐跟我学Windos驱动WDM》
2008/05/17 asdjf@163.com www.armecos.com
“我做了一个专用的USB设备，但我不会写上位机的Windows驱动，怎么办？”
“我开发了一块PCI采集卡，可是我的VC程序怎么才能和硬件通信呢？”
“我们自己设计了一块千兆网卡，如何为其制作网卡驱动呢？”
“我想驱动打印机，怎么写程序？还有显示器驱动呢？”
“我想做个串口监听程序，怎么过滤串口信息呢？另，虚拟串口软件是怎么做的？”
“我想做防火墙/***，怎么拦截网络数据包？我想实时加密、压缩、隐藏文件，控制U盘使用，如何过滤文件？”
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要想实现以上功能就必须编写Windows驱动程序(WDM驱动)。作为一个硬件产品，如果能工作在Windows平台下，那么无疑会大大增加产品市场占有率，易于推广，增加销路，令用户满意度上升。不过，开发WDM驱动对于初学者来说相当困难，主要原因在于Windows驱动涉及的概念和细节太多，程序相对来说比较庞大，初学者一开始很容易陷入困境，靠自学注定困难重重。
其实，如果你做过类似操作系统驱动，如：ecos、Linux、VxWorks等，那么，WDM驱动就比较容易理解了。市面上的相关书籍一般都不适合于初学者使用，太细节化，只见树木不见森林，初学者使用这样的教材学习WDM驱动，很容易损害自信心，导致学习了很长时间也没什么进展。过来人的经验是：最好从范例源码入手，先编译安装现成代码，然后在此基础上逐渐增加、删除、修改某些部分，直到最后变成自己的驱动程序，大可不必自己从头写，有些不经常变化的部分直接抄范例就行了。对WDM驱动的理解有一个由浅入深的过程，但是必须保证每次都要从全局上把握，否则学了忘，忘了学，没什么积累，效果不会好。
为此，我们提供几个范例源码(USB驱动、PCI卡驱动、千兆网卡驱动、过滤驱动......)，手把手交你编译、安装、调试，一上来就直接使用现成代码运行，熟悉这个开发过程后，你就能自行学习WDM驱动了。不过，为了加速学习过程，我们将有针对性地带领大家阅读分析关键源码。
注意：这里的WDM驱动专指Win98、Win2000、WinXP系统下的驱动。
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推荐教材
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《Windows 2000驱动程序开发大全 第一卷 设计指南》 机械工业出版社出版
《Windows 2000驱动程序开发大全 第二卷 参考手册》 机械工业出版社出版
《Programming the Windows Driver Model》 中文电子书
DDK在线帮助文档和源码
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开发工具
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DDK for Win98、Win2000、WinXP
DriverStudio3.1
WinDriver6.0
SoftICE
VC6
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DriverStudio适于已精通驱动程序设计的开发者，功能强大且与VC++紧密结合，同时提供了众多的调试工具；WinDriver适于初学者和开发较简单的驱动程序，它完全面向对象，非常简单，开发者不必了解驱动的具体操作就可以进行设计，但如果想深入了解驱动程序设计，还是推荐DDK，它可以完成所有的驱动程序设计，同时也提供了非常详细的文档说明。
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千兆网卡驱动
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本产品配合路由器使用。众所周知，路由器是IP网络的核心交换设备，其关键技术之一就是高速接口处理技术。本网卡采用 “IP over Optics”技术，让IP包直接在光纤上传送，省去了中间帧封装拆封等步骤，使传送过程简单且易于控制，从而提高了网络传输效率。这是一个非标准的网卡，原来已经有了Linux下的网络驱动，现在增加Windows下的WDM驱动，为将来产品推广和增加市场销路作准备。
该网卡通过PCI总线与PC机相连，PCI选择S5933桥片。
关于PCI卡硬件设计请参考《快快乐乐跟我学高速PCB设计》讲义；
关于PCI规范请参考《PCI2.1规范》；
关于S5933 PCI控制器请参考《S5933 datasheet》；
这里我们要详细讨论的是《Windows 2000网络驱动程序设计规范(NDIS)》。
一直到80年代后期，许多传输协议的实现受限于MAC层接口的独特实现，因为MAC层定义了协议与网卡之间的转换机制。
1989年，Microsoft和3Com两公司提出了一个定义MAC层与OSI模型高层协议驱动程序之间的网络驱动器接口规范（Network Driver Interface Specification ：NDIS），NDIS给数据交换提出了一个灵活的环境，它规范了软件接口------称为NDIS接口，传输协议可用它与网卡驱动程序进行通信，这个接口在Windows NT中使用,到了Windows 2000更是成为了Microsoft公司规范驱动程序WDM(Win32 Driver Model)的组成部分。因此在Windows 2000环境下开发核心态网卡驱动程序应遵循NDIS规范。
NDIS驱动程序包括以下三种驱动程序：
Miniport驱动程序
Intermediate驱动程序
Protocol驱动程序
本次设计的驱动程序只完成接收和发送数据两个最基本的功能，只用到Miniport驱动程序。
Miniport驱动程序有两个基本的功能：
1、管理网络接口卡NIC，包括通过网络接口卡发送和接收数据；
2、高层驱动程序的接口，如Intermediate驱动程序和Protocal驱动程序。
Miniport驱动程序只须实现与网络硬件相关的操作，而所有底层网卡驱动程序的通用操作(如同步)，一般由NDIS接口程序来实现。
网卡驱动程序加载过程 略
Miniport驱动程序其实就是完成DriverEntry的填写，调用NdisMInitializeWrapper创建与NDIS接口库的联系。我们会详细分析下面各个部分的代码：
MajorNdisVersion
MinorNdisVersion
CheckForHangHandler
DisableInterruptHandler
EnableInterruptHandler
HaltHandler
HandleInterruptHandler
InitializeHandler
ISRHandler
QueryInformationHandler
ReconfigureHandler
ResetHandler
SetInformationHandler
SendHandler
SendPacketsHandler
ReturnPacketHandler
TransferDataHandler
AllocateCompleteHandler
上面这些函数抽象概括出了网络操作的本质，只要完成上面框架函数的填充，任何网卡都可以被系统驱动。
驱动程序的编译与安装 略
感兴趣的读者可以对比VxWorks与WDM网络驱动的异同，Linux网络驱动和WDM驱动的异同，参见《VxWorks之MUX网络驱动在EasyARM2200和SmartARM2200上的实现》、《快快乐乐跟我学Linux驱动》。
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PCI采集卡驱动
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使用Plx9054桥片实现高速数据采集。
关键词：DMA、突发、中断、地址空间转换......
略
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USB钥匙盘驱动
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现在越来越多的企业上网，但是由此带来了安全性问题。如果用***实现一个虚拟专网，就可以降低申请专线的昂贵费用，也可以保证信息安全。***的关键是加密，利用USB接口的密钥盘实现客户端加解密，既快又安全。
关于USB驱动程序需要了解如下知识点：
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USB客户驱动程序I/O请求
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IOCTL_INTERNAL_USB_SUBMIT_URB
IOCTL_INTERNAL_USB_RESET_PORT
IOCTL_INTERNAL_USB_GET_PORT_STATUS
IOCTL_INTERNAL_USB_ENABLE_PORT
IOCTL_INTERNAL_USB_GET_HUB_COUNT
IOCTL_INTERNAL_USB_CYCLE_PORT
IOCTL_INTERNAL_USB_GET_ROOTHUB_PDO
IOCTL_INTERNAL_USB_GET_HUB_NAME
IOCTL_INTERNAL_USB_GET_BUS_INFO
IOCTL_INTERNAL_USB_GET_CONTROLLER_NAME
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USB客户支持例程
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GET_ISO_URB_SIZE
GET_SELECT_CONFIGURATION_REQUEST_SIZE
GET_SELECT_INTERFACE_REQUEST_SIZE
GET_USBD_INTERFACE_SIZE
UsbBuildFeatureRequest
UsbBuildGetDescriptorRequest
UsbBuildGetStatusRequest
UsbBuildInterruptOrBulkTransferRequest
UsbBuildSelectConfigurationRequest
UsbBuildSelectInterfaceRequest
UsbBuildVendorRequest
USBD_CreateConfigurationRequest
USBD_CreateConfigurationRequestEx
USBD_GetInterfaceLength
USBD_GetUSBDIVersion
USBD_ParseConfigurationDescriptor
USBD_ParseConfigurationDescriptorEx
USBD_ParseDescriptors
USBD_RegisterHcFilter
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USB结构
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URB
_URB_BULK_OR_INTERRUPT_TRANSFER
_URB_CONTROL_DESCRIPTOR_REQUEST
_URB_CONTROL_FEATURE_REQUEST
_URB_CONTROL_GET_CONFIGURATION
REQUEST
_URB_CONTROL_GET_INTERFACE_REQUEST
_URB_CONTROL_GET_STATUS_REQUEST
_URB_CONTROL_TRANSFER
_URB_CONTROL_VENDOR_OR_CLASS_REQUEST
_URB_FRAME_LENGTH_CONTROL
_URB_GET_CURRENT_FRAME
_NUMBER
_URB_GET_FRAME_LENGTH
_URB_HEADER
_URB_ISOCH_TRANSFER
_URB_PIPE_REQUEST
_URB_SELECT_CONFIGURATION
_URB_SELECT_INTERFACE
_URB_SET_FRAME_LENGTH
USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR
USB_DEVICE_DESCRIPTOR
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR
USB_INTERFACE_DESCRIPTOR
USB_HUB_NAME
USB_ROOT_HUB_NAME
USB_STRING_DESCRIPTOR
USBD_INTERFACE_INFORMATION
USBD_INTERFACE_LIST_ENTRY
USBD_PIPE_INFORMATION
USBD_ISO_PACKET_DESCRIPTOR
USB驱动最核心的概念就是总线驱动，设备驱动程序不直接和USB芯片硬件直接交互，而是通过一个抽象的USB总线驱动进行操作。这样我们书写USB主机驱动的工作就成了构造请求、发送请求至总线驱动。USB有四种传输模式：控制、批量、中断、同步。***密钥盘使用批量传输方式，数据吞吐量大，输入原文数据，输出密文数据，非常方便。除了USB总线驱动，如何将文件名管道和端点建立联系也是学习重点。其余内容如PNP处理等直接抄模板即可。
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串口过滤驱动
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我们有时需要使用串口监听软件分析串口数据，但是很多监听软件不能监听已打开串口上的数据，此时，要么使用时不监听，监听时不使用，要么增加硬件连线，用额外串口监听数据。这两种解决方法都不好，不是不方便就是要增加额外硬件，当你学习了过滤驱动后，就可以直接监听已打开串口上的数据流了。
略。
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学习总结
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通过上面的学习，可以感觉到WDM驱动内容还是很丰富的，一个人精力有限，不可能把每个细节都涉及到，但是WDM程序比较规范，即使有很多细节没有关注到，直接抄范例程序还是问题不大的，把主要精力放在关键的思路上不失为一种有效的开发方法。学好WDM驱动的关键是多实践，熟能生巧，这是最快的捷径，幸运的是DDK文档和范例源码相当完整系统。
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如果想学习嵌入式系统，强烈建议选择《ecos增值包》，软硬两方面内容都包括了，是“装在光盘里的培训班”，包含了 bootloader、FS、TCP/IP、GUI、USB等各种内容。www.armecos.com自助商城有售，有免费试用版本，先体验效果，感觉好再说。
《ecos增值包》的驱动设计思路很多都参考了WDM驱动源码，两者对照学习，效果不错！ |
楼主
