PCI設備WINDOWS驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)

ALLREGS* pRegisters; // pRegisters是指向寄存器結構體的指針
pRegisters->REAX =0xb102; // 0xb102是功能號
pRegisters->RECX =0x1001; // 假設Device ID=0x1001
pRegisters->REDX=0x102b; // 假設Vendor ID=0x102b
Exec_VxD_Int(0x1a,pRegisters); // 調用1AH中斷

返回值是pRegisters->REBX。BH寄存器是總線(xiàn)號，BL寄存器的高5位是設備號，低3位是功能號。
然后，向配置空間地址寄存器CF8h寫(xiě)入總線(xiàn)號、設備號、功能號、索引號， 從配置空間數據寄存器CFCh讀出配置空間的內容。
配置空間地址寄存器（CF8h）格式如下：
Bit31 30-24 23-16 15-11 10-8 7-2 10
使能位 保 留 總線(xiàn)號 設備號 功能號 寄存器號 00

使能位為“1”表示允許訪(fǎng)問(wèn)

配置空間數據寄存器(CFCh)存放要讀寫(xiě)的數據。
代碼如下：

DWORD d=0;
d=pRegisters->REBX;
(d=8)|=0x80000000;
for (short i=0;i16;i++) // 讀取64字節配置空間
{
_outpd(0xcf8,d+4*i); // 按DWORD類(lèi)型一次讀取四個(gè)字節
dprintf("%8x",_inpd(0xcfc)); // 打印輸出
}

3、內存的讀寫(xiě)
Winsows工作在32位保護模式下，保護模式與實(shí)模式的根本區別在于CPU尋址方式上的不同，這也是Windows驅動(dòng)程序設計中需要著(zhù)重解決的問(wèn)題。Windows采用了分段、分頁(yè)機制，這樣使應用程序產(chǎn)生一種錯覺(jué)，好象程序中可以使用非常大的物理存儲空間。這樣做最大的好處就是一個(gè)程序可以很容易地在物理內存容量不一樣的、配置范圍差別很大的計算機上運行，編程人員使用虛擬存儲器可以寫(xiě)出比任何實(shí)際配置的物理存儲器都大得多的程序。每個(gè)虛擬地址由16位的段選擇字和32位段偏移量組成。通過(guò)分段機制，系統由虛擬地址產(chǎn)生線(xiàn)性地址。再通過(guò)分頁(yè)機制，由線(xiàn)性地址產(chǎn)生物理地址(如圖2)。線(xiàn)性地址被分割成頁(yè)目錄(Page Directory)、頁(yè)表(Page Table)和頁(yè)偏移(Offset)三個(gè)部分。當建立一個(gè)新的Win32進(jìn)程時(shí)，操作系統會(huì )為它分配一塊內存，并建立它自己的頁(yè)目錄、頁(yè)表，頁(yè)目錄的地址也同時(shí)放入進(jìn)程的現場(chǎng)信息中。當計算一個(gè)地址時(shí)，系統首先從CPU控制器CR3中讀出頁(yè)目錄所在的地址，然后根據頁(yè)目錄得到頁(yè)表所在的地址，再根據頁(yè)表得到實(shí)際代碼／數據頁(yè)的頁(yè)幀，最后再根據頁(yè)偏移訪(fǎng)問(wèn)特定的單元。硬件設備讀寫(xiě)的是物理內存，但應用程序讀寫(xiě)的是虛擬地址，所以存在著(zhù)將物理內存地址映射到用戶(hù)程序線(xiàn)性地址的問(wèn)題。

15 0 31 0 31 0 31 0

圖2 虛擬地址轉換為物理地址

從物理地址到線(xiàn)性地址的轉換工作是由驅動(dòng)程序來(lái)完成的。驅動(dòng)程序的內存映射部分主要是調用VxD的系統服務(wù)MapPhysToLinear。在VtoolsD中這個(gè)函數的定義如下：

PVOID MapPhysToLineag(CONST VOID * PhysAddr,DWORD nBytes,DWORD Flags);

其中第一個(gè)參數PhysAddr就是要映射的內存的物理地址的起始位置，這個(gè)物理地址可以從PCI配置空間的基址寄存器中獲得，nBytes是內存區域的長(cháng)度，Flags必須設置為0。這個(gè)函數返回的就是這段物理地址映射的線(xiàn)性?xún)却娴刂?。如果指定的內存不能存取，函數將返回FFFFFFFFH。
如：PDWORD pBase = (PDWORD)MapPhysToLinear((PVOID)PhysAddress,PhysSize,0);
將pBase傳遞給調用驅動(dòng)的用戶(hù)程序，用戶(hù)程序就可以像使用指針一樣利用pBase訪(fǎng)問(wèn)內存。

4、I/O端口的操作
在PC機上，I/O尋址方式與內存尋址方式不同，所以處理方法也不同。I/O空間是一個(gè)64K字節的尋址空間，I/O尋址沒(méi)有實(shí)模式與保護模式之分，在各種模式下尋址方式相同。在Windows9x系統下，運行于第3級的應用程序也可以直接使用I/O指令訪(fǎng)問(wèn)I/O空間。在設備初始化訪(fǎng)問(wèn)配置空間時(shí)，已用到了I/O指令，在對硬件進(jìn)行配置時(shí)，也可以根據從配置空間基址寄存器PCI Base Address 1中返回的I/O端口基地址使用I/O指令。

5、響應中斷
VTOOLSD提供了VHardwareInt類(lèi)，虛擬IRQ，處理硬件中斷。在Windows9x中，VPICD虛擬了物理可編程中斷控制器的端口，從而可以控制物理中斷控制器。虛擬IRQ的編程思路：首先從VHardwareInt類(lèi)中派生出一個(gè)類(lèi)，重載OnHardwareInt函數；然后，動(dòng)態(tài)創(chuàng )建一個(gè)派生類(lèi)對象實(shí)例；最后鉤掛處理程序，這就是需要編寫(xiě)的中斷服務(wù)程序。（關(guān)于VHardwareInt類(lèi)可參考VTOOLSD）

四、驅動(dòng)程序的調用和封裝
編寫(xiě)設備驅動(dòng)并不是最終的目的，需要由用戶(hù)程序來(lái)調用驅動(dòng)并實(shí)現一定的功能。一般調用設備驅動(dòng)是使用CreateFile函數打開(kāi)設備文件，得到一個(gè)文件句柄。使用如下的語(yǔ)句就可以打開(kāi)文件。

HANDLE hVxD=CreateFile("\\.\PCIDEVICE.VXD",0,0,0, OPEN_EXISTING,
FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE,
0);
打開(kāi)設備文件后，調用DeviceIoControl函數就可以實(shí)現應用程序與設備驅動(dòng)程序的通信。完成硬件操作之后，可以調用函數CloseHandle(hVxD)；關(guān)閉設備驅動(dòng)。（關(guān)于這三個(gè)函數的詳細說(shuō)明請參考MSDN）
至此，我們完成了對驅動(dòng)程序的初步設計，考慮到有的函數（如DeviceIoControl）調用起來(lái)非常復雜，為了提高程序的通用性，要對部分函數進(jìn)行封裝。因為動(dòng)態(tài)鏈接庫（DLL）可以在多數軟件開(kāi)發(fā)平臺中調用，所以常用DLL封裝形式。另外需要注意的是由于驅動(dòng)程序具有與操作系統相同的特權，并且直接操作硬件，如果程序工作不穩定，會(huì )造成死機甚至系統崩潰，所以要對驅動(dòng)程序進(jìn)行全面細致的測試。
參考文獻