摘　要: 介紹了Windows NT4.0內(nèi)核模式設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)中的一般性過程。通過提供一個(gè)最小化驅(qū)動(dòng)程序的核心代碼，解釋各組成部分的結(jié)構(gòu)功能和使用方法。在實(shí)踐中，結(jié)合自身的開發(fā)需要，可編寫出具有實(shí)用價(jià)值的驅(qū)動(dòng)程序。
　　關(guān)鍵詞: Win32子系統(tǒng) 設(shè)備驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)注冊(cè)表 I/O請(qǐng)求包

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　　Windows NT 以其安全、穩(wěn)定及界面友好等特性逐漸成為工業(yè)控制領(lǐng)域的前臺(tái)操作系統(tǒng)。面對(duì)工業(yè)控制中大量采用的串/并行通信及總線控制等技術(shù)，要求用戶不斷開發(fā)出滿足自身需要的硬件設(shè)備，同時(shí)又要求用戶應(yīng)用程序與這些硬件設(shè)備進(jìn)行通信，發(fā)送控制命令，讀取狀態(tài)信息等等。Windows NT出于安全性、穩(wěn)定性等考慮，不允許用戶應(yīng)用程序?qū)ξ锢碛布M(jìn)行直接訪問，這就需要使用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序跨越操作系統(tǒng)邊界對(duì)物理硬件進(jìn)行操作，并向上提供客戶應(yīng)用程序控制接口以供調(diào)用。
1 分層結(jié)構(gòu)與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
　　Windows NT分層結(jié)構(gòu)(如圖1所示)包括運(yùn)行于用戶模式及內(nèi)核模式的各種部件，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在圖1的左下角，處于內(nèi)核模式下I/O管理器之中。

　　其中，DeviceExtension域是一個(gè)重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它是由I/O管理器創(chuàng)建并自動(dòng)掛接到Device對(duì)象的非分頁池，是保存驅(qū)動(dòng)程序任意全局變量的最好辦法。因?yàn)镈eviceExtension是驅(qū)動(dòng)程序特定的，要自定義它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
　　下面是一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序服務(wù)例程利用Device對(duì)象和IRP的片段：
　　NTSTATUS XxSelfDispatch(IN PDEVICE_OBJECT pDO, IN PIRP pIrp);
　　{
　　PLOCAL_DEVICE_INFO pLDI;
　　PIO_STACK_LOCATION pIrpStack;
　　PULONG pIOBuffer;//得到全局信息
　　pLDI ＝ (PSELF_DEVICE_INFO)pDO－＞DeviceExtension;
　　pIrpStack ＝ IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp);
　　//得到由用戶應(yīng)用程序發(fā)來的用戶數(shù)據(jù)，并在需要時(shí)，將結(jié)果通過此變量返回給用戶
　　pIOBuffer＝(PULONG)pIrp－＞AssociatedIrp.System　Buffer;
　　// 由IRP攜帶的信息決定驅(qū)動(dòng)程序的執(zhí)行
　　switch (pIrpStack－＞MajorFunction)
　　{
　　　　case IRP_MJ_CREATE:
　　　　case IRP_MJ_CLOSE:
　　　　Status ＝ STATUS_SUCCESS;
　　　　break;
　　　　case IRP_MJ_DEVICE_CONTROL:
　　　　//由Parameters進(jìn)一步解釋控制代碼含義
　　switch (pIrpStack－＞Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode)
　　{
　　case IOCTL_Function1:　　//執(zhí)行功能代碼
　　Field1 ＝ pLDI－＞SelfField1;
　　...
　　break;
　　case IOCTL_Function2:　　//執(zhí)行功能代碼
　　...
　　break;
　　}
　　break;
　　}
　　// 返回I/O操作的狀態(tài)
　　pIrp－＞IoStatus.Status ＝ Status;
　　IoCompleteRequest(pIrp, IO_NO_INCREMENT );
　　return Status;
　　}
5 驅(qū)動(dòng)程序終止例程
　　Unload例程負(fù)責(zé)取消由DriverEntry例程所做的任何事情，包括解除屬于該驅(qū)動(dòng)程序的任何硬件資源的分配，以及刪除屬于驅(qū)動(dòng)程序的任何內(nèi)核對(duì)象。通常這僅在系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)需要。
　　VOID XxUnload(PDRIVER_OBJECT DriverObject)
　　{
　　PLOCAL_DEVICE_INFO pLDI;
　　UNICODE_STRING Win32DeviceName;
　　// 得到全局?jǐn)?shù)據(jù)，根據(jù)全局?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行清理工作
　　pLDI＝(PLOCAL_DEVICE_INFO)DriverObject－＞Device
　　Object－＞DeviceExtension;
　　if (pLDI－＞Field2 ＝＝ TRUE)
　　{
　　　　...
　　}
　　// 刪除分配的設(shè)備名及設(shè)備
　　RtlInitUnicodeString(&Win32DeviceName, SelfWin32Name);
　　IoDeleteSymbolicLink(&Win32DeviceName);
　　IoDeleteDevice(pLDI－＞DeviceObject);
　　}
6 用戶層應(yīng)用程序與驅(qū)動(dòng)程序間的接口
　　驅(qū)動(dòng)程序完成后，將在系統(tǒng)重新引導(dǎo)時(shí)裝入并初始化(由DriverEntry例程完成)。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序處于可用狀態(tài)，等待用戶層應(yīng)用程序使用。用戶層應(yīng)用程序可以：
　　·打開該設(shè)備文件(由IRP_MJ_CREATE功能代碼完成)
　　·讀出數(shù)據(jù)(由IRP_MJ_READ功能代碼完成)
　　·寫入數(shù)據(jù)(由IRP_MJ_WRITE功能代碼完成)
　　·執(zhí)行用戶自定義的功能代碼(由IRP_MJ_DEVICE_CONTROL功能代碼完成)
　　·關(guān)閉該設(shè)備文件(由IRP_MJ_CLOSE功能代碼完成)
　　以下是部分實(shí)現(xiàn)代碼：
　　void main()
　　{
　　HANDLE hndFile; // 由CreateFile得到
　　union {
　　　　ULONG LongData;
　　　　USHORT ShortData;
　　　　UCHAR CharData;
　　　　} DataBuffer; //從設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中得到的數(shù)據(jù)
　　　　LONG IoctlCode; //功能代碼
　　　　　　　　ULONG DataLength;
　　　　　　　　LONG Parameter1;
　　　　　　　　//調(diào)用IRP中的IRP _MJ_CREATE功能
　　　　　　　　hndFile ＝ CreateFile(
　　　　　　　　″\\\\.\\SelfWin32Name″, // 打開設(shè)備文件″SelfWin32Name″
　　　　　　　　GENERIC_READ ｜ GENERIC_WRITE,
　　　　　　　　FILE_SHARE_READ ｜ FILE_SHARE_WRITE,
　　　　　　　　NULL,
　　　　　　　　OPEN_EXISTING,
　　　　　　　　0,
　　　　　　　　NULL
　　　　　　　　);
　　　　　　　　if (hndFile ＝＝ INVALID_HANDLE_VALUE)
　　　　　　　　{
　　　　　　　　printf(″Unable to open the device.\n″);
　　　　　　　　exit(1);
　　　　　　　　}
　　　　　　　　IoctlCode ＝ IOCTL_Function1; //自定義功能代碼
　　　　　　　　Parameter1 ＝ 1;
　　　　　　　　DataLength ＝ sizeof(DataBuffer.CharData);
　　　　　　　　IoctlResult ＝ DeviceIoControl(
　　　　　　　　hndFile, //設(shè)備文件句柄
　　　　　　　　IoctlCode,//功能代碼，對(duì)應(yīng)IRP中的Parameter.
　　　　　　　　//DeviceIoControl.IoControlCode域&Parameter1,//傳遞到驅(qū)動(dòng)程序的參數(shù)緩沖區(qū)，對(duì)應(yīng)
　　　　　　　　//IRP中的AssociatedIrp.SystemBuffer
　　　　　　　　sizeof(Parameter1), //參數(shù)緩沖區(qū)長度
　　　　　　　　&DataBuffer, //從驅(qū)動(dòng)程序傳出的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
　　　　　　　　DataLength, //緩沖區(qū)長度
　　　　　　　　&ReturnedLength, //返回的實(shí)際緩沖區(qū)長度
　　　　　　　　NULL //等待，直到操作完成
　　　　);
　　　　if (!CloseHandle(hndFile)) //關(guān)閉設(shè)備
　　　　{
　　　　printf(″Failed to close device.\n″);
　　　}
　　}
　　以上介紹了Windows NT4.0設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)中的一般性過程。用戶可利用NT SDK 及DDK開發(fā)工具包，并根據(jù)自身需要，對(duì)以上核心代碼進(jìn)行擴(kuò)充完成所需任務(wù)。
參考文獻(xiàn)
1 Art Baker. Windows NT設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)指南.
2 Microsoft. Windows NT DDK聯(lián)機(jī)手冊(cè).