第十三讲 驱动程序概述及模型.ppt

北京理工大学珠海学院 计算机教研室 第五章 驱动程序设计 教学目的 Windows CE5.0驱动程序设计的基本概念；掌握Windows CE5.0动态链接库的编制方法；掌握Windows CE5.0动态链接库的静态加载方法 项目9：驱动程序的编制 本节课程主要知识点 驱动程序模型 动态链接库 动态链接库的特点与实现（重点） 动态链接库的加载 动态链接库的静态加载（难点） 教学重点 驱动程序的基本概念 动态链接库 教学难点 动态链接库的编制及静态加载方法 5.1驱动程序基本知识 5.1.1 驱动程序的功能 驱动程序是操作系统与硬件交互的方式，是连接硬件与操作系统之间的桥梁； 独立的“黑盒子”，定义好的编程接口，隐藏设备工作的细节； 驱动程序的作用是实现这组接口，并映射到具体的对硬件的某项操作上。 5.1.2 何时编写驱动程序 操作系统没有内置支持的硬件 扩展已有驱动的功能 提供软件层面的服务 伪驱动（Pseudo Driver）:所谓的伪驱动,就是不是真正意义上的驱动;而挂着驱动的名号,却又是因为和底层驱动有着千丝万缕的联系. 5.1.3 驱动程序模型 为简化驱动程序的编写，把驱动程序分层 提取某一类外设的共性，作为独立的一层，并提供通用的代码和库 5.1.4 编写驱动程序的几个要素 了解驱动程序所针对的硬件（Datasheet） 了解目标操作系统下驱动的工作机制 驱动程序的加载和卸载； 驱动程序的初始化工作； 外设I/O的访问； 中断的处理； DMA的处理； 内存的使用以及异步操作的进行方式等。 了解驱动程序的模型 不同的操作系统会提供不同的驱动模型 5.2 Windows CE驱动程序 5.2.1 Windows CE驱动程序开发简介 驱动程序的两种形式 .LIB库文件，随操作系统的启动和关闭进行加载和卸载； 操作系统启动后对硬件进行延迟加载。 Windows CE的所有驱动程序都以用户态下的DLL文件形式存在，运行在用户态。 驱动程序作为用户态DLL的优点： 给操作系统和驱动程序带来了很大的灵活性，动态加载所需的驱动程序，可实现外设的即插即用； 增强系统的稳定性； 给驱动开发人员提供便利。 5.2.2 Windows CE驱动程序的宿主 DLL无法单独被加载和运行，必须先有一个EXE进程将DLL加载到自己的地址空间 Windows CE中有3个系统进程会加载和执行驱动程序的DLL，分别是Device.exe，GWES.exe，FileSys.exe Device.exe在Windows CE中称做设备管理器。负责加载和管理Windows CE下绝大多数的设备驱动程序，包括网卡驱动、电池驱动、声卡驱动、串口驱动、USB设备驱动及PCMCIA驱动等； GWES.exe通常是一些与图形界面相关的I/O设备驱动。例如鼠标键盘驱动、显卡的驱动及触摸屏驱动等。 FileSys.exe在系统中负责管理Windows CE中的对象存储和文件系统。故FileSys.exe须负责加载所有的文件系统驱动程序。如FAT文件系统驱动和CDFS文件系统驱动等。 5.2.3 分层驱动程序与单体驱动程序 5.2.3.1 单体驱动程序 即所有的驱动程序代码（包括中断处理、I/O操作及硬件控制等）都被放在一起。 会暴露DDI接口（Device Driver Interface）给操作系统。DDI函数是操作系统与驱动程序交互的接口协议。 5.2.3.2 分层驱动程序 分两层：上面一层是模型设备驱动（Model Device Driver，MDD），下面一层是平台相关驱动（Platform Dependence Driver，PDD） MDD层包含某一类型的驱动程序所通用的代码；PDD层包含特定的硬件或平台专用的代码。 操作系统访问硬件时，MDD层会调用特定的PDD函数 PB会自带某类型驱动的MDD代码，无须修改；只须修改PDD层的代码。 给驱动程序分层后，MDD和PDD之间还需要一个接口协议。故分层驱动中有两类接口函数：操作系统与MDD之间的DDI与MDD和PDD之间的DDSI（Device Driver Service provider Interface） 通常，MDD层的代码与PDD层的代码被编译成独立的静态LIB库，然后进行链接，形成可执行的驱动程序。MDD与PDD的划分只是在源代码逻辑层面，在驱动程序的二进制可执行代码中不存在分层概念 MDD的特性： 包含某一类驱动程序所通用的代码； 调用PDD层访问硬件设备； 与PDD层代码进行链接，定义PDD层必须实现的DDSI函数，并在代码中使用这些函数； 对于操作系统实现DDI函数，供操作系统与驱动程序交互； MDD的特性： 进行中断处理； 对于同一类型的驱动程序，代码可重用； 编