开发WDM型USB设备驱动程序（一）
摘要 本文介绍WDM型USB设备驱动程序的基本概念、结构和特性，并说明了利用Driverworks进行开发的方法。
关键词 WDM；USB设备驱动程序；Driverworks
导言
通用串行总线USB是1995年康柏、微软、IBM、DEC等公司推广的一种新型的通信标准，该总线接口具有安装方便、高带宽、易于扩展等优点，已逐渐成为现代数据传输的发展趋势。而在开发USB设备时，设备驱动程序的设计是其中一项重要的技术环节，它直接影响整个设备系统的性能。Windows98及其更高版本的操作系统对USB总线提供了全面的支持，并且用WDM驱动程序模型代替了VxD设备驱动程序。WDM支持USB协议，并为其提供了高效的开发平台。因此WDM已成为开发USB外设驱动程序所必须而有效的技术。
Windows驱动程序模型（WDM）
Windows环境下驱动程序共有三类，一类是VxD（ Virtual Device Driver，虚拟设备驱动程序），起源于Windows 3.1 时代，用于Windows 95/98/Me操作系统中；一类是KMD（ Kernel Mode Driver，内核模式驱动程序），用于Windows NT下；还有一类就是WDM（Win32 Driver Mode，Win32驱动程序模型），是微软从Windows 98开始，推出的一个新的驱动类型，它是一个跨平台的驱动程序模型，不仅如此WDM驱动程序还可以在不修改源代码的情况下经过重新编译后在非Intel平台上运行，毫不夸张地讲，WDM算得上是21世纪的驱动程序框架。
WDM是在NT4.0驱动程序结构上发展起来的，所以它与NT4.0的驱动程序极为相似，但是它却有了本质上的提高，增加了对即插即用(PnP)、高级电源管理(PowerManagement)、Windows管理接口(WMl)的支持。更重要的是，WDM是一种通用的驱动模式，提供了包括USB、IEEEl394和HID等在内的一系列驱动程序类。
1、WDM驱动程序的分层结构
WDM体系结构实行分层处理，即设备驱动被分成了若干层，典型地分成：高层驱动程序、中间层驱动程序、底层驱动程序。每层驱动再把I/O请求划分成更简单的请求，以传给更下层的驱动执行。最底层的驱动程序在收到I／O请求后，通过硬件抽象层，与硬件发生作用，从而完成I／O请求工作。在这样的架构下，上面的驱动层就不需要对每个操作系统都要开发一遍了。如图1所示
WDM还引入了功能设备对象FDO（Functional Device Object）与物理设备对象PDO（Physical Device Object）两个新类来描述硬件，一个PDO对应一个真实硬件。一个硬件只允许有一个PDO，但却可以拥有多个FDO，而在驱动程序中我们不是直接操作硬件而是操作相应的PDO与FDO。驱动程序和设备对象的分层情况如图2所示。
其中总线驱动程序（Bus Driver）位于最底层，控制对总线上所有设备的访问，创建PDO代表发现的设备。功能驱动程序（Function Driver）控制设备的主要功能，分层在总线驱动的上面，负责创建FDO。在USB情况下，功能驱动程序必须使用USB类驱动程序访问设备。
2、USB驱动程序的WDM结构
USB驱动程序的构成层次如图3所示。其中USB客户驱动程序通过Windows系统提供的USB类驱动程序接口（USBDI）与下层驱动程序通信。
在USB设备可用之前，必须对其进行配置和接口选择，然后所选择的接口的各个管道才是可用的。在USBDI的基础上进行编程将大大简化，用户不用关心IRP的类型，而只需要在相应的分发例程中通过构造USB块并将其通过USBDI发送下去就可以实现对USB设备的控制了。
设备的访问
WDM不是通过驱动程序名称，而是通过一个128位的全局惟一标识符（GUID）实现驱动程序的识别。在应用程序与WDM驱动程序通信方面系统为每一个用户请求打包形成一个I/O请求包（IRP）结构，将其发送至驱动程序，并通过识别IRP中PDO来区别是发送给哪一个设备的。内核通常通过发送IRP来运行驱动程序中的代码。
WDM驱动程序有一个主要的初始化入口点，即一个必须称为DriverEntry的例程。它有一个标准的函数原型。当WDM驱动程序被装入时，内核调用DriverEntry例程。驱动程序的DriverEntry例程必须设置一系列的回调例程来处理IRP。每个回调例程有一个标准的函数原型。内核会在合适的环境下调用这个例程。
大多数的WDM设备对象都是在即插即用管理器调用AddDevice例程入口点时被创建的。插入新设备后，当系统找到由安装信息文件所批示的驱动程序时，这个例程被调用。在此之后，一系列即插即用IRP被发送到驱动程序，设备驱动程序可进行相应的功能处理。
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