Windows95的设备驱动程序的编写Word文档格式.docx

Windows95的设备驱动程序的编写Word文档格式.docx

《Windows95的设备驱动程序的编写Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Windows95的设备驱动程序的编写Word文档格式.docx（18页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

0级、1级、2级、

3级，一般操作系统运行于优先级0级上，而用户程序

运行在3级上。

VxD运行于0级上，其在内存中的位置也

是处在操作系统保护的空间之内的。

Windows95是继承Windows3.x而来，所以两者的设备驱动程

序采取的是同一种模式，也就是说，一般为Windows3.x写

的设备驱动程序，可以不加改动地运行于Windows95下；

但是也有一些区别：

一般Windows95下面的驱动程序是以

“VxD”为后缀名，而Windows3.x是以“386”为后缀名；

Windows3.x的设备驱动程序必须在Windows启动时静态载入

，而Windows95的设备驱动程序可以在程序运行过程中动

态载入。

WindowsNT采用的一种完全不同的模式，所以Windows95＆

3.x下的设备驱动程序是不能和WindowsNT的设备驱动程序

兼容的。

另外，Windows还提供一些运行在优先级3上的驱动程序

，主要是串口的通信程序和并口的打印机程序，这些程

序以“DRV”为后缀名。

但是一般说来，运行于优先级别

3上面的I/O比运行于0级的慢。

3设备驱动程序编写简介

设备驱动程序的编写有一定规范，需要对于32位的汇编

和C语言比较熟悉；

一般完全由汇编语言编写，但是也

可以用C与汇编的混合语言实现；

首先需要有Microsoft

DDK（DeviceDriverKit），一般工具是MASM611和VC20以上

版本。

通常设备驱动程序由五个段组成，它们分别是：

VxD－

CODE、VxD－DATA、VxD－ICODE、VxD－IDATA和VxD－REAL－

INIT。

VxD－CODE是保护模式下的代码段，一般这个段包

括设备驱动程序的控制程序、回收函数、服务程序和接

口函数，这个段也命名为－LTEXT；

VxD－DATA是保护模式

下的数据段，一般包括设备驱动程序的描述表，以及一

些全局变量，这个段也命名为－LDATA；

VxD－ICODE是保护

模式下的初始化代码段，包括一些初始化时使用的服务

程序，虚拟机管理器（VMM）在初始化结束之后就将这个段

取消，这个段也命名为－ITEXT；

VxD－IDATA是保护模式下

的初始化数据段，包括一些初始化时使用的数据，虚拟

机管理器（VMM）在初始化结束之后就将这个段取消，这个

段也命名为－IDATA；

VxD－REAL－INIT包括实模式下的初

始化数据和代码段，虚拟机管理器（VMM）最先就是装入这

个代码段，在进程返回之后这个段取消，再装入其他代

码段，这个段又命名为－RTEXT。

需要注意的是，除了实模式下的初始化数据和代码段外

，其他四个段都是32位保护模式下平板模式（flatmodel）的段。

每个设备驱动程序必须首先声明一个虚拟机的名字、版

本号、初始化过程、虚拟机控制程序（相当于程序入口）

；

有些设备驱动程序还可以声明设备标志号和接口函数

（API）。

虚拟机一般用Declare－Virtual－Device宏来声明，

例如下例：

Declare－Virtual－DeviceVSAMPLED,4,0,VSAMPLED－Control,\

VSAMPLED－Device－ID,VSAMPLED－Init－Order,\

VSAMPLED－V86－API－Handler,VSAMPLED－PM－API－Handler

意思是样例虚拟机，名字叫做VSAMPLED，版本是40，

控制程序是VSAMPLED－Control，VSAMPLED－Device－ID申明了

虚拟机的标志符，VSAMPLED－Init－Order说明初始化的过

程，另外后面两项说明中支持V86模式和保护模式下的两

种接口函数。

通过这些声明，我们就可以确定一个唯一

的虚拟机，系统就可以将它和别的虚拟机区别。

每个虚拟机需要一个虚拟机控制程序。

虚拟机管理器

（VMM）通过这个程序来向该虚拟机传递控制信息，系统通

过控制消息来控制虚拟机的执行，例如初始化虚拟机、

虚拟机状态的改变等工作。

一个虚拟机需要提供一些服务功能，这些功能可以被虚

拟机管理器（VMM）或者其他的虚拟机来使用。

但是，虚拟

机不像WindowsDLLs一样提供出口函数（exportfunctions），虚

拟机管理器（VMM）通过0x20号中断来实现与虚拟机的连接

，中断的句柄通过一个服务号来决定到底哪个虚拟机支

持这个服务功能。

一个虚拟机通过BeginProc和EndProc两个宏来定义它的服务

功能，很像汇编语言。

例如下例：

BeginProcVSMAPLED－Service－Routine,Service

mainbodyoftheservice......

EndProcVSAMPLED－Service－Routine

一般BeginProc的名字后面有一个参数：

Service或者Async－

Service，后者是说明这个服务程序可以被异步地调用，

多用在中断服务程序一类中，异步服务程序必须是可以

重入的，所以它不能调用不能重入的服务程序。

二、图像采集卡设备驱动程序

由于实际工作的需要，我们设计一块图像采集卡来实现

图像的实时采集，由于图像数据传输量大，实时性要求

强，所以我们采用PCI总线；

软件的平台采用Windows95。

1系统硬件简介

系统采用Philips公司的SAA7110作为前端图像采集量化器

，而PCI接口芯片采用以色列ZORAN公司的ZR36120作为接口

工芯片，两个芯片都是可编程的芯片。

ZR36120是为多媒体应用设计的一个控制器，它既具有PCI

总线操作的功能，又具有多媒体控制功能，比如图像数

据的滤波，是一个多媒体控制器（MultimediaControllerforPCI

Bus）。

它具有两组寄存器，一组是符合PCI20的配置寄

存器（ConfigurationRegisters）；

另外一组是基于用户应用的

寄存器，命名为ASR（Application－specificRegisters），这组寄

存器主要是面向用户实际应用的，包括一些图像数据格

式、滤波器的选择、中断方式的设置、DMA通道的选择及

地址等等内容的寄存器，ASR的访问是采用存储器映射方

式的。

2软件设计

系统需要对硬件进行操作，其中包括：

（1）DMA内存的分配。

图像的数据是通过DMA方式传送到主

机的，所以必须根据图像尺寸大小来分配内存给DMA通道

。

将DMA内存地址通知PCI接口芯片和客户程序，PCI接口

芯片所需要的地址是绝对物理地址，客户程序使用的地

址是虚拟地址（平板模式的32位下就是线性地址），如何

将两者对应起来?

（2）接口芯片ZR36120和图像采集芯片SAA7110的初始化。

需

要对ZR36120的配置寄存器读写，使用I/O方式或者是BIOS

中断方式；

另外ZR36120的ASR采用存储器映射方式来实现

读写。

所有这些问题的解决都不可回避地必须采用设备驱动程

序来实现对硬件的操作，在优先级3上运行的用户程序

是无法实现这些功能的。

?

DMA内存的分配

首先必须在Windows95的System.ini文件中加入

DMABUFFERSIZE=2048K（这儿是2M，大小根据DMA操作的实际大小

决定）。

系统就会在启动时留下相应大小的内存以供用

户以后DMA操作使用。

用户在自己程序中分配一段内存，现在问题是如何将这

段内存与系统的DMA内存联系起来。

MicrosoftDDK的内核提

供了VDMAD－Request－Buffer这个系统调用，向系统申请一

定大小的DMA内存，DMA缓冲区的线性地址通过ESI传入，

缓冲区的大小通过ECX传入。

得到的DMA区域的物理地址

通过EDX传出，而标志号由EBX传出

申请DMA区域后，我们必须用VDMAD－Lock－DMA－REGION

将该区域锁定，以便我们后面使用。

分配好DFMA内存后，还必须能够实现DMA内存与用户空间

数据的交换。

DDK提供VDMAD－Copy－From－Buffer这个系统

调用来实现数据由DMA区域传到用户数据区中。

其中传入

的参数中：

ESI存放用户数据区域性地址，ECX存放数据

区大小，EBX中存放标志号，EDI中存放偏移量。

如果操

作成功，CF位复位；

失败的话，CF位置位。

另外提供

VDMAD－Copy－To－Buffer实现将用户区数据拷贝到DMA缓冲

区中，其输入输出参数与前者一模一样。

存储器映射方式

ZR36120的ASR必须采用存储器映射的方式来实现读写。

所

谓存储器映射，就是一些芯片将自己的一些寄存器映射

在某段内存上，系统可以象平时访问内存一样取访问它

们；

但是这段内存映射的必须是主机上一段空白的内存

段，不得和已存的内存相冲突，比如0xF00000000；

而映射

的这段地址是物理地址，客户程序中读写的是线性地址

，我们必须将这段物理地址转化为线性地址。

DDK中提供－MapPhysToLinear这个调用来实现将物理地址映

射为线性地址，但是这个调用只能是用于将外设的物理

地址转化为线性地址，而不是计算机本身的内存空间；

传入的参数是三个，第一个参数是物理地址的起始地址

，第二个参数是长度，第三个是标志位，一般为0；

返

回的参数是优先级0下面的线性地址。

例如：

VMMcall－MapPhysToLinear,<

0f0000000h,1000h,0>

就是将起台物理地址为0xF0000000的长度为0x1000的一段寄

存器映射到内存上面。

端口操作

Windows95没有将端口保护起来，这可能主要是为串口通

信设备和并口打印设备的需要而考虑的。

所以应用程序

可以通过调用系统函数或者是直接用汇编语言来实现对

端口的操作。

例如VC中就有－outp,－outpw,－outpd,－inp,

－inpw,－inpd等函数分别实现端口的输入输出。

但是由

于在优先级0级上的速度快，另外可以多进程操作，一

般硬件的端口操作最好还是在设备驱动程序中完成。

根

据PCI总线20的标准，PCI总线的配置寄存器

（configuraiotnregisters）包括256个字节，其中前64比特构成

配置寄存器头（configuraiotnheader），主要包括主机（Host）与

客户（Client）的一些接口信息，如器件号，厂商号，所用

的中断号，口地址的范围（I/O方式），存储器的地址（存

储器映射方式）……。

对于PCI配置寄存器（configuration

registers）的读写，有两种方式：

第一种，通过BIOS中断

0x1A的子功能号0xB1完成，这是Intel为兼容以前的系统所

设计。

第二种，通过对两个口地址0xcf8和0xcfc进行双字

的读写来实现对配置寄存器读写，这种方法是为了同未

来的系统兼容设计的，特点是简单明了。

我们这儿详细

介绍第二种方法：

口地址0xcf8是配置寄存器的地址寄存

器，它的32位操作的每一位的意义如下：

busnumber、

functionnumber和devicenumber都是在计算机启动时由系统分

配，registernumber就是我们所需要进行读写的寄存器号，

最低两位为0，8比特刚好构成256个字节的配置寄存器

地址空间。

口地址0xcfc就是数据寄存器，写完地址寄存

后，对该口进行双字读就得到配置寄存器里面的值，写

入一个双字就完成对相应配置寄存器的写操作。

明白各

操作位的意义后，我们就可以利用两条汇编指令IN和

OUT来实现我们的目的，注意的是这儿的操作必须是双字

操作，例如必须是：

INEAX，DX或者OUTDX，EAX一类的指

令，而不能将一个双字操作转化为两次字的操作或者四

次字节操作。

客户程序对设备驱动程序的调用

以上介绍的是设备驱动程序的编写，下面我们详细分析

一下客户程序（一般的用户程序，最常见是用C和C＋＋

编写）如何调用设备驱动程序的。

如果开发的是标准的API函数的话，客户程序可以通过

调用系统标准的函数库来进行操作。

但是如果定义的不

是系统提供的标准函数的话，接口函数就是用户面向自

己的硬件或者软件开发，那么一般不会采用标准的接口

函数，这就无法从标准的函数库中得到调用，但是这也

是最常出现的情形，下面我们就C语言中的调用情况加

以详细说明。

把一个硬件设备虚拟化后，这个硬件设备就是作为一个

文件系统而被系统调用；

UNIX采用这样的方式，现在

Windows