7设备驱动程序开发
操作系统驱动程序开发教学
操作系统驱动程序开发教学第一章：驱动程序开发概述操作系统驱动程序是一种具有专业性质的软件开发，它承担着系统与外设之间的交互任务。
驱动程序能够控制硬件设备的操作，使得应用程序能够通过操作系统以统一的方式与硬件设备进行通信。
驱动程序开发要求开发者具备一定的底层编程经验和了解底层硬件机制的知识。
第二章：驱动程序开发环境设置驱动程序开发环境设置是驱动程序开发的首要工作。
首先，开发者需要了解目标操作系统的内核架构，包括硬件抽象层（HAL）、内核模块、设备管理器等。
接下来，开发者需要配置开发环境，包括设置合适的开发工具、编译器和调试器。
第三章：驱动程序开发基本框架驱动程序开发基本框架是开发者在驱动程序开发过程中的指导。
基本框架通常包括设备初始化、设备打开、设备读写、设备中断处理等功能。
其中，设备初始化负责初始化设备的寄存器、内存等资源，设备打开负责启动设备和配置设备的工作模式，设备读写负责数据的输入输出，设备中断处理负责处理设备产生的中断信号。
第四章：驱动程序开发与设备通信驱动程序开发与设备通信是开发者在驱动程序开发过程中需要解决的重要问题。
首先，开发者需要了解设备的控制和数据传输接口，如串口、并口、USB等。
然后，开发者需要根据接口规范，编写相应的驱动程序代码，完成设备的通信功能。
第五章：驱动程序性能优化驱动程序性能优化是驱动程序开发过程中需要关注的重要方面。
优化驱动程序的性能能够提高系统的整体性能。
开发者可以通过减少系统调用的次数、合理利用内存等方式来提高驱动程序的性能。
第六章：驱动程序错误处理驱动程序错误处理是开发者在驱动程序开发过程中需要解决的难题。
由于驱动程序负责和硬件设备交互，因此在开发过程中可能会遇到硬件故障、数据传输错误等问题。
开发者需要能够正确处理这些错误，并给出相应的错误提示。
第七章：驱动程序调试技巧驱动程序调试是开发者在驱动程序开发过程中必不可少的一项工作。
开发者可以通过使用调试工具、打印调试信息等方式来辅助调试驱动程序。
C语言设备驱动编程入门
C语言设备驱动编程入门C语言设备驱动编程是一项常见的技术，用于编写操作系统的设备驱动程序。
设备驱动程序是操作系统与硬件设备之间的桥梁，它负责将用户操作转化为硬件设备能够理解和执行的指令。
本文将介绍C语言设备驱动编程的基本概念和入门知识，帮助读者了解并入门这一重要的编程技术。
一、设备驱动程序概述设备驱动程序是操作系统的一部分，它与操作系统内核紧密结合，用于实现对硬件设备的控制和管理。
设备驱动程序通常由硬件设备制造商提供，或者由操作系统开发者开发。
它负责处理硬件设备与操作系统之间的通信，使得用户能够方便地操作硬件设备。
设备驱动程序可以分为字符设备驱动和块设备驱动两种类型。
字符设备驱动用于处理流式数据的设备，如键盘、鼠标等；块设备驱动用于处理以块为单位的数据的设备，如硬盘、U盘等。
不同类型的设备驱动程序在实现上有所不同，但都需要用C语言编写。
二、设备驱动程序的基本结构设备驱动程序的基本结构包括设备初始化、设备打开、设备关闭和设备读写等函数。
下面我们逐步介绍这些函数的作用和实现方法。
1. 设备初始化函数设备初始化函数负责对设备进行初始化，包括设备的寄存器配置、中断设置等。
在这个函数中，我们需要了解硬件设备的相关规格和特性，并根据需要进行适当的配置。
2. 设备打开函数设备打开函数在设备被用户程序打开时被调用，它负责向操作系统申请资源，并进行相应的设置，例如打开文件、分配内存等。
3. 设备关闭函数设备关闭函数在设备被用户程序关闭时被调用，它负责释放设备所占用的资源，如释放文件占用的内存、关闭文件等。
4. 设备读写函数设备读写函数是设备驱动程序的核心部分，它负责设备与用户程序之间的数据交换。
设备读函数用于从设备中读取数据，设备写函数用于向设备中写入数据。
三、设备驱动程序的编写步骤编写设备驱动程序需要经过以下几个步骤：1. 了解硬件设备在编写设备驱动程序之前，我们需要详细了解硬件设备的规格和特性，包括硬件寄存器的地址、中断向量等。
驱动开发流程
驱动开发流程驱动开发是指为了使硬件与软件能够良好地配合工作而开发的一种软件。
在计算机系统中，驱动程序是一种控制程序，它能够使操作系统或其他计算机控制程序能够与硬件设备进行通讯。
驱动程序通常由硬件制造商提供，以便让设备能够在特定的操作系统中运行。
在这篇文档中，我们将介绍驱动开发的流程，以帮助开发人员更好地理解并掌握驱动开发的方法和技巧。
第一步，需求分析。
在进行驱动开发之前，首先需要对需求进行分析。
这包括了解硬件设备的特性和功能，以及确定驱动程序需要实现的功能和性能要求。
在需求分析阶段，开发人员需要与硬件工程师和系统设计师进行充分的沟通和交流，确保对需求有清晰的认识和理解。
第二步，架构设计。
在完成需求分析之后，接下来是进行驱动程序的架构设计。
在这个阶段，开发人员需要确定驱动程序的整体结构和模块划分，以及各个模块之间的接口和交互关系。
同时，还需要考虑到驱动程序的可扩展性和可维护性，确保在后续的开发和维护过程中能够更加方便和高效地进行工作。
第三步，编码实现。
在完成架构设计之后，接下来是进行驱动程序的编码实现。
在这个阶段，开发人员需要根据需求和设计文档，编写相应的代码并进行调试和测试。
在编码实现过程中，需要遵循相关的编码规范和标准，确保代码的质量和可靠性。
第四步，测试验证。
完成编码实现之后，接下来是进行驱动程序的测试验证。
在这个阶段，开发人员需要进行单元测试、集成测试和系统测试，确保驱动程序能够正常地工作并满足需求。
同时，还需要进行性能测试和稳定性测试，确保驱动程序能够在各种不同的环境和条件下都能够正常运行。
第五步，文档编写。
在完成测试验证之后，接下来是进行驱动程序的文档编写。
在这个阶段，开发人员需要编写相关的技术文档和用户手册，以便让其他开发人员和用户能够更好地理解和使用驱动程序。
同时，还需要编写相应的维护文档和更新日志，以便在后续的维护和更新过程中能够更加方便和高效地进行工作。
总结。
驱动开发是一项复杂而又重要的工作，它直接关系到硬件与软件之间的配合和协作。
设备驱动开发课程设计
设备驱动开发课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解设备驱动开发的基本概念，掌握设备驱动的作用和重要性。
2. 学习并掌握设备驱动程序的架构和开发流程。
3. 掌握至少一种编程语言（如C语言）在设备驱动开发中的应用。
4. 了解操作系统中设备驱动的加载、卸载和通信机制。
技能目标：1. 能够分析设备硬件规格书，理解硬件设备的工作原理。
2. 能够编写简单的设备驱动程序，实现设备与操作系统的交互。
3. 学会使用调试工具（如GDB、JTAG）对设备驱动进行调试和排错。
4. 能够独立完成设备驱动的移植和优化工作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机硬件和底层编程的兴趣，激发学生的探究精神。
2. 培养学生的团队合作意识，学会在团队中分工协作，共同解决问题。
3. 增强学生的责任感，认识到设备驱动开发在计算机系统中的重要性。
4. 培养学生严谨、细致的学习态度，养成良好的编程习惯。
课程性质：本课程为高年级计算机科学与技术专业的专业课程，旨在帮助学生掌握设备驱动开发的基本理论和实践技能。
学生特点：学生具备一定的编程基础和操作系统知识，对硬件和底层编程有一定的了解。
教学要求：结合理论教学与实践操作，注重培养学生的实际动手能力和解决问题的能力。
通过案例分析和项目实践，使学生能够将所学知识应用于实际工作中。
在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动学习和思考。
二、教学内容1. 设备驱动概述- 设备驱动的作用与分类- 设备驱动与操作系统之间的关系2. 设备驱动程序架构- 驱动程序的模块化设计- 驱动程序与硬件的接口技术3. 设备驱动开发环境搭建- 编译器、调试器和硬件仿真器的使用- 开发板的选择与配置4. 设备驱动编程基础- C语言在设备驱动开发中的应用- 操作系统内核API调用5. 设备驱动开发流程- 分析硬件规格书- 设计驱动程序框架- 编写、编译和调试驱动程序6. 设备驱动加载与卸载- 驱动程序的动态加载与卸载- 驱动程序与操作系统的通信机制7. 设备驱动调试与优化- 使用调试工具进行排错- 驱动程序性能分析与优化8. 实践项目与案例分析- 常见硬件设备驱动开发实例- 分析并优化现有设备驱动程序教学内容安排与进度：1-2周：设备驱动概述与架构3-4周：开发环境搭建与编程基础5-6周：设备驱动开发流程与加载卸载7-8周：设备驱动调试与优化9-10周：实践项目与案例分析教学内容与教材关联性：本教学内容与教材中关于设备驱动开发的相关章节紧密关联，涵盖了设备驱动的基本概念、开发流程和实践技巧。
windows7驱动开发
20110801416杨炯Windows7驱动程序的编写驱动程序一般指的是设备驱动程序（Device Driver），是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序。
相当于硬件的接口，操作系统只有通过这个接口，才能控制硬件设备的工作，假如某设备的驱动程序未能正确安装，便不能正常工作。
因此，驱动程序被比作“硬件的灵魂”、“硬件的主宰”、和“硬件和系统之间的桥梁”等。
由于驱动程序是跟硬件紧密相关的，所以，针对不同的硬件设备，驱动程序要分别编写，不能移植。
驱动程序的开发工作是很具挑战性的，因为必须配合着硬件与软件上相当明确与高级的平台技术。
由于大多数的驱动程序运行在内核模式，软件的错误经常造成系统严重的不稳定，例如蓝屏，这跟过去的用户模式下的程序设计有明显的差异性。
驱动开发的原理与步骤：1，明白当前硬件工作原理，包括处理器架构的知识，还有外设控制器的文档；2，假如你们要开发的整个系统是裸机程序，那你要开发的驱动程序就是一套和硬件打交道的函数库；但是假如你们计划在产品中使用一个操作系统，那开发驱动之前就需要熟悉这个操作系统的相关内部操作原理。
这里简单地介绍一下Windows 7驱动程序编写的环境配置。
Windows驱动程序的开发，开发工具主要有：记事本、DriverStudio(DS) + Visual C++ 6.0或者VS2005 ，编译的工具选择DDK或者Visual C++ 6.0，而调试工具有Windbg双机调试和SoftICE单机调试。
开发工具：在安装所有的工具之前，首先安装DDK，这个是微软提供的编译器，用来编译驱动程序。
可以到其官网上下载。
其次是编辑器，对于最初的学习者，推荐使用记事本，不过最好找一个能有关键词高亮的记事本程序，比如Notepad++。
使用记事本程序进行开发，能够增加对内核函数以及内核程序的数据结构的理解，因为它没有智能提示，所有的东西都需要自己敲，自己动手的同时也增加了印象。
再有就是Driver Studio + VC6.0，DS是一个不错的集成的工具，整个系统包括开发工具、调试工具、测试工具等等，很全，很强大。
Windows下设备驱动程序的开发方法
目录一、驱动开发环境的搭建 (1)1.1 关于DDK (1)1.2 关于驱动程序的编译 (1)1.3关于驱动程序的运行 (2)二、驱动程序的结构 (3)2.1 驱动程序的头文件 (3)2.2 驱动程序的入口点 (3)2.3 创建设备例程 (4)2.4 卸载驱动例程 (5)2.5 派遣例程 (6)三、编写驱动程序的基础知识 (6)3.1 内核模式下的字符串操作 (6)3.2 内核模式下各种开头函数的区别 (8)3.3 一个示例程序 (10)3.4 补充说明 (10)四、在驱动中使用链表 (10)4.1 内存的分配与释放 (10)4.2 使用LIST_ENTRY (12)4.3 使用自旋锁 (12)五、在驱动中读写文件 (15)5.1 使用OBJECT_ATTRIBUTES (15)5.2 创建、打开文件 (16)5.3 读写文件操作 (16)5.4 文件的其它相关操作 (18)六、在驱动中操作注册表 (18)6.1 创建、打开注册表 (19)6.2 读写注册表 (20)6.3 枚举注册表 (21)七、在驱动中获取系统时间 (21)7.1 获取启动毫秒数 (21)7.2 获取系统时间 (22)八、在驱动中创建内核线程 (23)8.1 创建内核线程 (23)8.2 关于线程同步 (24)九、初探IRP (25)9.1 IRP的概念 (25)9.2 IRP的处理 (26)9.3 IRP派遣例程示例 (27)十、驱动程序与应用层的通信 (29)10.1 使用WriteFile通信 (29)10.2 使用DeviceIoControl进行通信 (32)十二、驱动程序开发实例 (33)12.1 NT驱动程序 (33)12.2 WDM驱动程序 (35)十三、参考资料 (41)一、驱动开发环境的搭建1.1 关于DDK开发驱动程序必备的一个东西就是DDK（Device Development Kit，设备驱动开发包），它跟我们在ring3常听到的SDK差不多，只不过它们分别支持开发不同的程序而已。
linux设备驱动程序编写流程
linux设备驱动程序编写流程编写Linux设备驱动程序的流程可以概括为以下几个步骤：1.了解设备及其硬件接口：在编写设备驱动程序之前，首先需要了解要驱动的设备及其硬件接口。
这包括设备的功能、操作方式、寄存器映射、中断、DMA等信息。
还需要查阅相关文档，如设备手册、硬件规格等，以了解设备的详细信息。
2.确定设备的类型：根据设备的特点，确定设备驱动程序的类型。
常见的设备类型包括字符设备、块设备、网络设备、USB设备等。
根据设备类型的不同，编写设备驱动程序的方式和要点也会有所不同。
3.创建设备驱动的数据结构：在Linux内核中，每个设备驱动都有一个对应的数据结构，用于描述设备驱动程序的属性和操作函数。
这个数据结构通常是一个结构体，其中包含设备名、设备ID、设备操作函数指针等。
4.分配和注册设备号：每个设备驱动程序在Linux系统中都需要有一个唯一的设备号，用于标识该设备。
设备号的分配可以使用动态方式，也可以使用静态方式，具体选择取决于需求。
获取设备号后，需要通过相应的函数将设备号与设备驱动程序关联起来。
5.实现设备的打开和关闭函数：设备的打开和关闭函数在设备被打开和关闭时调用，用于初始化和释放设备所需的资源。
这些函数通常包括初始化硬件，申请和释放I/O端口、中断、DMA等资源的操作。
6.实现设备读写函数：根据设备的特点和功能，实现设备的读和写操作函数。
读函数用于从设备读取数据，写函数用于向设备写入数据。
这些函数通常包括和硬件交互的操作，如读写寄存器、发送接收数据等。
7.处理设备中断：对于需要处理中断的设备，需要实现中断处理函数。
中断处理函数在设备产生中断时自动调用，用于响应和处理中断事件。
中断处理函数通常需要执行与中断相关的操作，如读写寄存器、处理数据等。
8.实现设备控制函数：设备控制函数用于处理设备的特殊操作，如配置设备参数、控制设备行为等。
这些函数通常被应用程序调用，用于与设备进行交互和控制。
9.注册设备驱动程序：将设备驱动程序注册到Linux内核中，使其能够被系统识别和使用。
linux设备驱动程序的设计与实现
linux设备驱动程序的设计与实现
Linux设备驱动程序的设计与实现是一个涉及底层系统编程和硬件交互的复杂过程。
下面是一个简单的步骤指南，以帮助你开始设计和实现Linux设备驱动程序：
1. 了解硬件：首先，你需要熟悉你要驱动的硬件设备的规格和特性。
这包括硬件的内存空间、I/O端口、中断请求等。
2. 选择驱动程序模型：Linux支持多种设备驱动程序模型，包括字符设备、块设备、网络设备等。
根据你的硬件设备和需求，选择合适的驱动程序模型。
3. 编写Makefile：Makefile是一个文本文件，用于描述如何编译和链接你的设备驱动程序。
它告诉Linux内核构建系统如何找到并编译你的代码。
4. 编写设备驱动程序：在Linux内核源代码树中创建一个新的驱动程序模块，并编写相应的C代码。
这包括设备注册、初始化和卸载函数，以及支持读写和配置硬件的函数。
5. 测试和调试：编译你的设备驱动程序，并将其加载到运行中的Linux内核中。
使用各种测试工具和方法来验证驱动程序的正确性和稳定性。
6. 文档和发布：编写清晰的文档，描述你的设备驱动程序的用途、用法和已知问题。
发布你的代码以供其他人使
用和改进。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
如:键盘，触摸屏，音频设备。
可能不支持一般的驱动接口，也有可能带 有扩展的接口或者完全提供一个用户自定 义的接口。
内置驱动通常需要针对具体的操作系统进 行小幅改动。
总线驱动
管理系统总线如PCI总线等。PCMCIA与 CompactFlash也在其列。
对于逻辑设备驱动程序，采用Win32 APIs 从硬件获取数据
设备驱动程序是操作系统的一 部分，难于开发与调试
对于UNIX或者是 Windows 9x,设备驱动程 序是与操作系统映像连接的，并运行于系 统内核态。
对于windows CE,大多数的设备驱动程序 运行于用户态，简单的来说就是一个DLL 文件。
为什么应当写驱动程序？
当我们设计硬件时，就需要提供这一硬件 的驱动软件。
硬件OEM厂商不提供基于Windows CE的 硬件驱动，但是提供硬件的规格说明。
对于一个现有硬件驱动的功能进行扩展。
驱动分类—整体
Windows CE 整体上将设备驱动分为三种:
➢ 内置驱动 ➢ 总线 ➢ 流接口
内置驱动
负责处理总线上硬件的询问，以及资源的 分配。
同时也请求设备管理器为总线上的硬件安 装适当驱动程序。
驱动分类 – 详细
Audio Drivers Battery Drivers Block Drivers Bluetooth HCI Transport Driver Direct3D Device Driver Interface DirectDraw Display Drivers Display Drivers DVD-Video Renderer IEEE 1394 Drivers Keyboard Drivers Notification LED Drivers Parallel Port Drivers PC Card Drivers Printer Drivers Serial Port Drivers Smart Card Drivers Stream Interface Drivers Touch Screen Drivers USB Drivers
什么是流接口
流接口驱动包括所有提供流接口函数的驱 动程序，不管由这个驱动控制的设备是什 么类型。
典型的流接口驱动程序有：
➢ 文件系统驱动 (iostream, fstream) ➢ COM, LPT
使用流接口
hSer = CreateFile(TEXT(“COM1:”), GENERIC_READ, 0, NULL, OPEN_EXSITING, 0, NULL); rc = ReadFile(hSer, &ch, 1, &cBytes, NULL); TransmitCommChar(hSer, ‘a’); CloseHandle(hSer);
--译自 MSDN
“一般”驱动程序开发的理解
必须使用汇编语言对端口进行读写 设备驱动程序是操作系统的一部分，难于
开发与调试。 设备驱动程序控制硬件 中断比较难于处理
必须使用汇编语言读写端口
CEDDK.dll 提供 APIs与硬件进行通信
➢ HalGetBusData ➢ READ_PORT_UCHAR ➢ WRITE_REGISTER_ULONG
嵌入式软件开发导论
7. 设备驱动程序开发
同济大学软件学院 2005
主要内容
概述 流驱动接口 设备驱动程序架构 USB mouse 驱动开发示例 Windows CE 系统服务
什么是设备驱动程序
设备驱动程序是与硬件设备进行通信的系统 程序。一个设备可以是物理设备，也可以是 一个逻辑实体。通常，这些实体需要操作系 统对其进行控制，资源管理。设备驱动程序 就是管理这些物理设备或者虚拟设备，协议 或者系统服务的软件模块。 对于每一个基于 Windows CE的设备，设备驱动程序都是必 不可少。
驱动的加载过程
驱动的加载过程
3. 安装DLL,给每一个驱动创建一个Active 键， 然后调用ActivateDevice 或者 ActivateDeviceEx将DLL注册为系统中的 一个设备驱动程序。
4. ActivateDevice在 [HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\Acti ve下创建一个新的键值。
驱动的加载过程
驱动加载API
设备驱动程序也能通过应用程序进行手动 的安装，这是ActivateDeviceEx的一个首 选的功能。
安装驱动一个更老的方法是使用 RegisterDevice 与 DeregisterDevice
主要内容
概述 流驱动接口 设备驱动程序架构 USB mouse 驱动开发示例 Windows CE 系统服务
驱动的加载过程
1. 当Device.exe对设备驱动程序进行安装时 将在注册表的[HKEY_LOCAL_ MACHINE]\Drivers项下检查一个字符串， 其值为 RootKey,传统地，其名字为 BuiltIn 。
2. 然后设备管理器在进行初始化时使用注册 信息检查器为它需要安装的各个驱动读取 值为RootKey的键。
设备驱动程序控制硬件
大多数的设备驱动程序用来控制硬件。
对于某些硬件，是没有驱动的。
➢ CPU ➢ 内存
对于虚拟设备驱动程序，没有物理设备。
➢ 文件系统驱动程序 ➢ RAM disk
中断有时难于处理
Windows CE提供逻辑中断 (SYSINTRs) 中断由一个用户态的线程进行处理 (IST)
直接使用Win32文件系统API。
创建一个流驱动程序
参见文档:
Driver Development -> Driver Categories
驱动的加载过程
大多数的设备驱动由设备管理器 (Deviቤተ መጻሕፍቲ ባይዱe.exe)进程在系统启动时进行加载。
另一方面，其中一部分内置驱动程序由 GWES.exe进行加载。这些驱动包括显示 器驱动 (DDI.dll)、键盘驱动、鼠标驱动、 触摸屏驱动等。