【正文】 程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖5－1HID USB鍵盤I/O請求處理由圖5－1可以看出，HID類與USB類之間的調(diào)用關(guān)系，鍵盤驅(qū)動程序是系統(tǒng)中的一個中層驅(qū)動，它的下層驅(qū)動接口是USBDI，通過對USBDI的調(diào)用，實現(xiàn)對USB鍵盤的讀寫操作，以及配置設(shè)備等。它的上層是HID類驅(qū)動程序，本論文涉及的鍵盤驅(qū)動程序要為上層的HID類驅(qū)動程序提供接口。下面的兩節(jié)分別描述了對USB鍵盤的操作，和HID類小驅(qū)動程序的實現(xiàn)。這兩者嵌套在一起，實現(xiàn)了一個完整的USB鍵盤驅(qū)動。一個makefile工程是這樣的，它所編譯的文件都列在Sources文件中的宏里。Makefile工程有幾個設(shè)置文件，來設(shè)置編譯的環(huán)境和其他信息。VC＋＋的build項規(guī)定了將DriverEntry函數(shù)作為驅(qū)動程序的入口，事實上這個入口可以通過修改build項來改變，但是這不重要。我們知道這個工程雖然沒有一個主函數(shù)，但是它的確是從DriverEntry開始的。DriverEntry函數(shù)當中規(guī)定了一些項，這些項規(guī)定了各個例程在哪個函數(shù)中。具體運行的時候會找到這些代碼并執(zhí)行。 為了方便起見，我們將程序當中的文件分為三種，一種是頭文件，第二種是實現(xiàn)文件，第三種是配置文件， ，，它們定義了一些結(jié)構(gòu)，象鍵盤報告描述符，系統(tǒng)中用到的函數(shù)定義等。 ， ， ， ，它們實現(xiàn)各個例程的函數(shù)。，MAKEFILE，Sources等，象MAKEFILE這樣的文件，它的內(nèi)容是不推薦改變的。MakeDrvr是一個設(shè)置環(huán)境變量的批處理文件，將在后面描述。 我們并不是十分關(guān)心函數(shù)在每個文件里是如何被放置的，在DriverEntry中已經(jīng)做了一些設(shè)置，還是取幾乎是公例的文件名和函數(shù)名的原因，是編寫規(guī)范代碼的需要。一個函數(shù)名文件名規(guī)范，代碼編寫規(guī)范的好的源碼，是便于調(diào)試和閱讀的。 調(diào)用USBDI實現(xiàn)USB鍵盤控制USB設(shè)備交互的第一件事是復(fù)位設(shè)備，確保設(shè)備可用。向USBDI發(fā)送IOCTL_INTERNAL_USB_GET_PORT_STATUS請求，獲取USB設(shè)備狀態(tài)信息。如果設(shè)備是未連接狀態(tài)，驅(qū)動程序不會安裝。如果設(shè)備沒有處于使能狀態(tài)，就要發(fā)送IOCTL_INTERNAL_USB_RESET_PORT請求給USBDI來復(fù)位設(shè)備。USB設(shè)備在正常被使用以前,必須被配置，由主機負責配置設(shè)備。主機一般會從USB設(shè)備獲取配置信息后再判定此設(shè)備有哪些功能。，是配置設(shè)備的過程，首先要獲得設(shè)備的配置描述符（見UsbGetConfigurationDescriptors函數(shù)），然后找出接口，設(shè)備接口的每個管道的最大傳輸數(shù)據(jù)包為8，創(chuàng)建配置設(shè)備的URB請求發(fā)送給USBDI（見CreateConfigurationRequest函數(shù)），配置設(shè)備，配置設(shè)備成功之后保存配置句柄和管道句柄，以備將來使用讀鍵盤容易理解，寫鍵盤則是設(shè)置鍵盤上的LED燈。另外需要提供一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來保存數(shù)據(jù)，上一節(jié)提到最大數(shù)據(jù)包的大小為8，因此這個緩沖區(qū)的大小不能小于8字節(jié)，如果小于8字節(jié)，應(yīng)該提示出錯。，USB鍵盤適合中斷傳輸方式，用創(chuàng)建URB的接口創(chuàng)建一個_URB_BULK_OR_INTERRUPT_TRANSFER類型的URB請求，發(fā)送到USBDI，處理之后，URB中就會有輸入的數(shù)據(jù)。完成IRP，將數(shù)據(jù)返回給請求者。讀操作完成（）。寫操作是設(shè)置鍵盤上的LED燈，首先要創(chuàng)建一個_URB_CONTROL_VENDOR_OR_CLASS_REQUEST 類型的URB請求。然后發(fā)送給USBDI，USBDI處理這個請求，設(shè)置鍵盤上的LED燈，完成IRP，通知請求者，鍵盤的寫操作完成（）。 為HID類提供接口從某種意義上可以說，HID小驅(qū)動程序提供了對HID類設(shè)備進行操作的框架。在一些例程中，我們需要添加一些東西，來實現(xiàn)對HID類設(shè)備的操作。DriverEntry例程除了自己需要做的工作之外，它需要注冊成為HID小驅(qū)動程序，注冊的示例代碼如下：代碼清單5－1 1DriverEntry例程externCNTSTATUSDriverEntry(PDRIVER_OBJECTDriverObject,PUNICODE_STRINGRegistryPath){ //例程的函數(shù)DriverObjectDriverExtensionAddDevice=AddDevice。DriverObjectDriverUnload=DriverUnload。DriverObjectMajorFunction[IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL]=DispatchInternalControl。DriverObjectMajorFunction[IRP_MJ_PNP]=DispatchPnp。DriverObjectMajorFunction[IRP_MJ_POWER]=DispatchPower。 //注冊成為HID MinidriverHID_MINIDRIVER_REGISTRATIONreg。RtlZeroMemory(amp。reg,sizeof(reg))。=HID_REVISION。 =DriverObject。=RegistryPath。=sizeof(DEVICE_EXTENSION)。=FALSE。//以具體硬件為準returnHidRegisterMinidriver(amp。reg)。}HidRegisterMinidriver是注冊的系統(tǒng)例程，可以看到首先是填寫一個注冊HID小驅(qū)動的結(jié)構(gòu)體HID_MINIDRIVER_REGISTRATION，然后用這個結(jié)構(gòu)體注冊。這個例程中有一些IOCTL，它們用來與HID設(shè)備交互。 節(jié)HIDCLASS小驅(qū)動的IOCTL中，有對這幾個IOCTL的詳細描述。IOCTL_HID_GET_DEVICE_ATTRIBUTES這個IOCTL返回給HID類小驅(qū)動程序設(shè)備屬性信息，程序填寫一個PHID_DEVICE_ATTRIBUTES結(jié)構(gòu)，并將其返回。IOCTL_HID_GET_DEVICE_DESCRIPTOR這個IOCTL返回HID描述符，程序填充一個HID_DESCRIPTOR結(jié)構(gòu)，并將其返回。IOCTL_HID_GET_REPORT_DESCRIPTOR這個IOCTL給HID小驅(qū)動程序返回報告描述符，將ReportDescriptor變量復(fù)制到HID類小驅(qū)動程序的緩沖區(qū)。IOCTL_HID_READ_REPORT這個IOCTL是讀取鍵盤數(shù)據(jù)，程序清單如下：代碼清單5－2 IOCTL_HID_READ_REPOR if(outLen8) //不小于8字節(jié) { status = STATUS_BUFFER_TOO_SMALL。 break。 } if(dxbStarted==FALSE) { status = STATUS_DEVICE_NOT_READY。 break。 } if(Buffer==NULL) //緩沖區(qū)為空？ { status=STATUS_INVALID_PARAMETER。 break。 } IoMarkIrpPending(Irp)。 //置IRP為未處理 IoStartPacket(fdo,Irp,0,NULL)。 return STATUS_PENDING。 //返回未處理狀態(tài)先判斷緩沖區(qū)的大小是不是比最大值8小，如果小于8個字節(jié)，則返回錯誤信息STATUS_BUFFER_TOO_SMALL，并退出。然后檢查系統(tǒng)線程的狀態(tài)，檢查緩沖區(qū)是否已經(jīng)有值，如果錯誤，返回錯誤信息并退出。接下來的IoMarkIrpPending函數(shù)是將IRP置為未處理狀態(tài)，然后放入隊列，返回未處理的狀態(tài)。IOCTL_HID_WRITE_REPORT是用來設(shè)置LED燈的，代碼如下：代碼清單5－3 IOCTL_HID_WRITE_REPORTif(inLensizeof(HID_XFER_PACKET) || Buffer == NULL) { status = STATUS_INVALID_PARAMETER。 break。 } IoMarkIrpPending(Irp)。 IoStartPacket(fdo,Irp,0,NULL)。 return STATUS_PENDING。首先需判斷格式的正確與緩沖區(qū)是否已經(jīng)有了數(shù)據(jù)，如果出錯，則返回錯誤信息，并退出處理。如果無誤，則將Irp置為未處理狀態(tài)，放入隊列，并返回未處理標志。從這個處理過程可以看出，對于讀和寫的操作，我們并沒有直接在處理IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL例程的時候調(diào)用，注意到每次都調(diào)用IoStartPacket函數(shù)將Irp放到隊列中，StartIo例程對是讀或者寫做出選擇，在系統(tǒng)線程中（）中進行讀寫操作。這個系統(tǒng)線程在設(shè)備啟動的時候創(chuàng)建。 重要例程的實現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動程序是一個包含了許多操作系統(tǒng)可調(diào)用例程的容器，這些例程包括DriverEntry例程，AddDevice例程，Dispath例程，StartIo例程等。PnP管理器先裝入硬件需要的驅(qū)動程序，然后再調(diào)用驅(qū)動程序中的AddDevice函數(shù)。一個驅(qū)動程序可以被多個類似的硬件使用，但驅(qū)動程序的某些全局初始化操作只能在第一次被裝入時執(zhí)行一次。而DriverEntry例程就是用于這個目的。DriverEntry是內(nèi)核模式驅(qū)動程序主入口點常用的名字。I/O管理器按下面方式調(diào)用該例程：extern C NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT DriverObject, IN PUNICODE_STRING RegistryPath){ ...}DriverEntry的第一個參數(shù)是一個指針，指向一個剛被初始化的驅(qū)動程序?qū)ο螅搶ο缶痛砟愕尿?qū)動程序。WDM驅(qū)動程序的DriverEntry例程應(yīng)完成對這個對象的初始化并返回。DriverEntry的第二個參數(shù)是設(shè)備服務(wù)鍵的鍵名。這個串不是長期存在的(函數(shù)返回后可能消失)，如果以后想使用該串就必須先把它復(fù)制到安全的地方。對于WDM驅(qū)動程序的DriverEntry例程，其主要工作是把各種函數(shù)指針填入驅(qū)動程序?qū)ο?。這些指針為操作系統(tǒng)指明了驅(qū)動程序容器中各種子例程的位置。它們包括下面這些指針成員(驅(qū)動程序?qū)ο笾?： DriverUnload 指向驅(qū)動程序的清除例程。I/O管理器會在卸載驅(qū)動程序前調(diào)用該例程。通常，WDM驅(qū)動程序的DriverEntry例程一般不分配任何資源，所以DriverUnload例程也沒有什么清除工作要做。 DriverExtensionAddDevice 指向驅(qū)動程序的AddDevice函數(shù)。PnP管理器將為每個硬件實例調(diào)用一次AddDevice例程。DriverStartIo 如果驅(qū)動程序使用標準的IRP排隊方式，應(yīng)該設(shè)置該成員，使其指向驅(qū)動程序的StartIo例程。 MajorFunction 是一個指針數(shù)組，I/O管理器把每個數(shù)組元素都初始化成指向一個啞派遣函數(shù)，這個啞派遣函數(shù)僅返回失敗。驅(qū)動程序可能僅需要處理幾種類型的IRP，所以至少應(yīng)該設(shè)置與那幾種IRP類型相對應(yīng)的指針元素，使它們指向相應(yīng)的派遣函數(shù)。 通常，一個驅(qū)動程序可以被多個設(shè)備利用。WDM驅(qū)動程序有一個特殊的AddDevice函數(shù)，PnP管理器為每個設(shè)備實例調(diào)用該函數(shù)。該函數(shù)的原型如下：NTSTATUS AddDevice(PDRIVER_OBJECT DriverObject, PDEVICE_OBJECT pdo){}DriverObject參數(shù)指向一個驅(qū)動程序?qū)ο?，就是你在DriverEntry例程中初始化的那個驅(qū)動程序?qū)ο蟆do參數(shù)指向設(shè)備堆棧底部的物理設(shè)備對象。對于功能驅(qū)動程序，其AddDevice函數(shù)的基本職責是創(chuàng)建一個設(shè)備對象并把它連接到以pdo為底的設(shè)備堆棧中。相關(guān)步驟如下： （1）調(diào)用IoCreateDevice創(chuàng)建設(shè)備對象，并建立一個私有的設(shè)備擴展對象。 （2）寄存一個或多個設(shè)備接口，以便應(yīng)用程序能知道設(shè)備的存在。另外，還可以給出設(shè)備名并創(chuàng)建符號連接。 （3）初始化設(shè)備擴展和設(shè)備對象的Flag成員。 （4）調(diào)用IoAttachDeviceToDeviceStack函數(shù)把新設(shè)備對象放到堆棧上。Dispatch例程由I/O管理器定義如下：NTSTATUS(*PDRIVER_DISPATCH) (IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject，IN PIRP Irp)；通常，大多數(shù)驅(qū)動程序必須處理一些或者所有以下請求：LRP_MJ_PNP表明一個包括PnP設(shè)備識別的請求，硬件配置，或者資源分配的請求。這類請求顯然從PnP管理器或者從一個與較高層驅(qū)動程序密切相關(guān)的設(shè)備發(fā)送到一個設(shè)備驅(qū)動程序。IRP_MJ_POWER表明一個屬于設(shè)備或者系統(tǒng)的電源狀態(tài)請求。這類請求通過電源管理器或者一個密