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對于設備驅動(dòng)程序通知應用程序的幾種方法
在目前流行的Windows操作系統中，設備驅動(dòng)程序是操縱硬件的最底層軟件接口。為了共享在設備驅動(dòng)程序設計過(guò)程中的經(jīng)驗，給出設備驅動(dòng)程序通知應用程序的5種方法，具體說(shuō)明每種方法的原理和實(shí)現過(guò)程，希望能夠給設備驅動(dòng)程序的設計者提供一些幫助。
為了保證操作系統的平安性和穩定性以及應用程序的可移植性，Windows操作系統不答應應用程序直接訪(fǎng)問(wèn)系統的硬件資源，而是必須借助于相應的設備驅動(dòng)程序。設備驅動(dòng)程序可以直接操作硬件，假如應用程序和設備驅動(dòng)程序之間實(shí)現了雙向通信，也就達到了應用程序控制底層硬件設備的目的。它們之間的通信包括兩個(gè)方面摘要：一方面是應用程序傳送給設備驅動(dòng)程序的數據;另一方面是設備驅動(dòng)程序發(fā)送給應用程序的消息。前者的實(shí)現較輕易，通過(guò) CreateFile()函數獲取設備驅動(dòng)程序的句柄后，就可以使用Win32函數，如DeviceIoControl()、ReadFile()或 WriteFile()等實(shí)現應用程序和設備驅動(dòng)程序之間的通信。后者的實(shí)現遠比前者復雜，同時(shí)介紹這方面情況的文章較少。這不等于說(shuō)它不重要，相反，它在有些應用場(chǎng)合發(fā)揮著(zhù)重要的功能。設備驅動(dòng)程序完成數據的采集工作后，需要馬上通知應用程序，以便應用程序能夠及時(shí)將數據取走并進(jìn)行處理。諸如此類(lèi)情況，不一而足。
鑒于設備驅動(dòng)程序通知應用程序的重要性，本人結合一些經(jīng)驗，對它進(jìn)行了總結，歸納出5種方法摘要：異步過(guò)程調用(APC)、事件方式(VxD)、消息方式、異步I/O方式和事件方式(WDM)。下面分別說(shuō)明這幾種方式的原理，并給出實(shí)現的部分源代碼。
1 異步過(guò)程調用(APC)
Win32應用程序使用CreateFile()函數動(dòng)態(tài)加載設備驅動(dòng)程序，然后定義一個(gè)回調函數backFunc()，并且將回調函數的地址%26amp;backFunc()作為參數，通過(guò)DeviceIoControl()傳送給設備驅動(dòng)程序。設備驅動(dòng)程序獲得回調函數的地址后，將它保存在一個(gè)全局變量(如callback)中，同時(shí)調用Get_Cur_Thread_Handle()函數獲取它的應用程序線(xiàn)程的句柄，并且將該句柄保存在一個(gè)全局變量(如appthread)中。當條件成熟時(shí)，設備驅動(dòng)程序調用_VWIN32_QueueUserApc()函數，向Win32應用程序發(fā)送消息。這個(gè)函數帶有三個(gè)參數摘要：第一個(gè)參數為回調函數的地址(已經(jīng)注冊);第二個(gè)參數為傳遞給回調函數的消息;第三個(gè)參數為調用者的線(xiàn)程句柄(已經(jīng)注冊)。Win32應用程序收到消息后，自動(dòng)調用回調函數(實(shí)際是由設備驅動(dòng)程序調用)�；卣{函數的輸入參數是由設備驅動(dòng)程序填入的，回調函數在這里主要是對消息進(jìn)行處理。
2 事件方式(VxD)
首先，Win32應用程序創(chuàng )建一個(gè)事件的句柄，稱(chēng)其為 Ring3句柄。由于虛擬設備驅動(dòng)程序使用事件的Ring0句柄，因此，需要創(chuàng )建Ring0句柄。用LoadLibrary()函數加載未公開(kāi)的動(dòng)態(tài)鏈接庫Kernel32.dll，獲得動(dòng)態(tài)鏈接庫的句柄。然后，調用GetProcAddress(), 找到函數OpenVxDHandle()在動(dòng)態(tài)鏈接庫中的位置。接著(zhù)，用OpenVxDHandle()函數將Ring3事件句柄轉化為Ring0事件句柄。Win32應用程序用CreateFile()函數加載設備驅動(dòng)程序。假如加載成功，則調用DeviceIoControl()函數將Ring0事件句柄傳給VxD;同時(shí)，創(chuàng )建一個(gè)輔助線(xiàn)程等待信號變成有信號狀態(tài)，本身則可去干其它的事情。當條件成熟時(shí)，VxD置Ring0事件為有信號狀態(tài)(調用 _VWIN32_SetWin32Event()函數)，這馬上觸發(fā)對應的Ring3事件為有信號狀態(tài)。一旦Ring3事件句柄為有信號狀態(tài)，Win32 應用程序的輔助線(xiàn)程就對這個(gè)消息進(jìn)行相應的處理。
3 消息方式
Win32應用程序調用 CreateFile()函數動(dòng)態(tài)加載虛擬設備驅動(dòng)程序。加載成功后，通過(guò)調用DeviceIoControl()函數將窗體句柄傳送給VxD，VxD利用這個(gè)句柄向窗體發(fā)消息。當條件滿(mǎn)足時(shí)，VxD調用SHELL_PostMessage()函數向Win32應用程序發(fā)送消息。要讓該函數使用成功，必須用#define來(lái)自定義一個(gè)消息，并且也要照樣在應用程序中定義它;還要在消息循環(huán)中使用ON_MESSAGE()來(lái)定義消息對應的消息處理函數，以便消息產(chǎn)生時(shí)，能夠調用消息處理函數。SHELL_PostMessage()函數的第一個(gè)參數為Win32窗體句柄，第二個(gè)參數為消息ID號，第三、四個(gè)參數為發(fā)送給消息處理函數的參數，第五、六個(gè)參數為回調函數和傳給它的參數。Win32應用程序收到消息后，對消息進(jìn)行處理。
4 異步I/O方式
Win32應用程序首先調用CreateFile()函數加載設備驅動(dòng)程序。在調用該函數時(shí)，將倒數第2個(gè)參數設置為FILE_ATTRIBUTE_NORMAL|FILE_FLAG_OVERLAPPED，表示以后可以對文件進(jìn)行重疊I/O操作。當設備驅動(dòng)程序文件創(chuàng )建成功后，創(chuàng )建一個(gè)初始態(tài)為無(wú)信號、需要手動(dòng)復位的事件，并且將這個(gè)事件傳給類(lèi)型為OVERLAPPED的數據結構(如 Overlapped)。然后，將Overlapped作為一個(gè)參數，傳給DeviceIoControl()函數。設備驅動(dòng)程序把這個(gè)I/O請求包(IRP)設置為掛起狀態(tài)，并且設置一個(gè)取消例程。假如當前IRP隊列為空，則將這個(gè)IRP傳送給StartIo()例程;否則，將它放到IRP隊列中。設備驅動(dòng)程序做完這些工作后，結束這個(gè)DeviceIoControl()的處理，于是Win32應用程序可能不等待IRP處理完，就從 DeviceIoControl()的調用中返回。通過(guò)判定返回值，得到IRP的處理情況。假如當前IRP處于掛起狀態(tài)，則主程序先做一些其它的工作，然后調用WaitForSingleObject()或WaitForMultipleObject()函數等待Overlapped中的事件成為有信號狀態(tài)。設備驅動(dòng)程序在適當的時(shí)候處理排隊的IRP，處理完成后，調用IoCompleteRequest()函數。該函數將Overlapped中的事件設置為有信號狀態(tài)。Win32應用程序對這個(gè)事件馬上進(jìn)行響應，退出等待狀態(tài)，并且將事件復位為無(wú)信號狀態(tài)，然后調用 GetOverlappedResult()
函數獲取IRP的處理結果。
5 事件方式(WDM)
Win32應用程序首先創(chuàng )建一個(gè)事件，然后將該事件句柄傳給設備驅動(dòng)程序，接著(zhù)創(chuàng )建一個(gè)輔助線(xiàn)程，等待事件的有信號狀態(tài)，自己則接著(zhù)干其它事情。設備驅動(dòng)程序獲得該事件的句柄后，將它轉換成能夠使用的事件指針，并且把它寄存起來(lái)，以便后面使用。當條件具備后，設備驅動(dòng)程序將事件設置為有信號狀態(tài)，這樣應用程序的輔助線(xiàn)程馬上知道這個(gè)消息，于是進(jìn)行相應的處理。當設備驅動(dòng)程序不再使用這個(gè)事件時(shí)，應該解除該事件的指針。
6 結語(yǔ)
在目前流行的Windows操作系統中，設備驅動(dòng)程序是操縱硬件的最底層軟件接口。它向上提供和硬件無(wú)關(guān)的用戶(hù)接口，向下直接進(jìn)行I/O、硬件中斷、 DMA和內存訪(fǎng)問(wèn)等操作。它將應用程序和硬件細節屏蔽開(kāi)來(lái)，使軟件不依靠于硬件并且可在多個(gè)不同的平臺之間移植。本文介紹了5種設備驅動(dòng)程序通知應用程序的方法，其中前3種方法主要用于VxD中，后2種方法主要用于WDM。這5種方法都經(jīng)過(guò)實(shí)際測試。測試結果表明，它們都能夠達到設備驅動(dòng)程序通知應用程序的目的。
參考文獻摘要：
[1歐青立，徐建波，李方敏，等. 虛擬設備驅動(dòng)程序VxD的探究和開(kāi)發(fā). 計算機工程，2003
[2(美)Chris Cant. Windows WDM設備驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)指南. 孫義, 馬莉波, 國雪飛等譯. 北京摘要: 機械工業(yè)出版社 2000
[3李和平. 基于DSP的ICT圖像重建系統探究. 北京摘要: 北京航空航天大學(xué)機械工程及自動(dòng)化學(xué)院, 2002
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