Video and Graphic windows driver 驅動程式開發筆記

* 前情提要之本文另一篇: Windows Driver 開發學習筆記
* Graphic driver要了解一下
* Umd kmd 基本概念要懂
* 會寫程式 XD

關於 WDF 、WDK、WDM、DDK 介紹

(轉自: DDK與WDK的區別與聯繫)
最近嘗試去了解WINDOWS下的驅動開發,現在總結一下最近看到的資料。

1. 專門的開發包

首先,先從基礎的東西說起,開發WINDOWS下的驅動程序,需要一個專門的開發包
如:

  • 開發 JAVA 程序,我們可能需要一個JDK
  • 開發 WINDOWS 應用程式(Applications),我們需要WINDOWS的SDK
  • 開發 WINDOWS 下的驅動程序(Drivers),我們需要一個DDK/WDK。

2. DDK(Driver Developer Kit)和 WDK(Windows Driver Kit)的區別:

這個要說說驅動相關的一些歷史:

  • (1). 95/98/ME下,驅動模型為:Vxd, 相關資料可以看《編程高手箴言》的前幾個章節,裡面有很詳細的介紹,雖然這個東西已經過時,但大概看看還是會增長見識的。
  • (2). 2000/XP/2003下,Windows採用WDM驅動模型(Windows Driver Model),開發2000/XP/2003的驅動開發包為:DDK。
  • (3). Vista及以後版本,採用了WDF驅動模型(Windows Driver Foudation),對應的開發包:WDK。

其實WDK可以看做是DDK的升級版本,現在一般的WDK是包含以前DDK相關的功能,現在XP下也可以用WDK開發驅動,WDK能編譯出2000-2008的各種驅動。

3. 副檔名的區別

  • Vxd驅動文件擴展名為:.vxd。
  • WDM和WDF驅動文件擴展名為:.sys。

4. 相關的名詞解釋

  • DDK——Driver Developer Kit,設備驅動程序開發包。
  • WDK——Windows Driver Kit,Windows驅動程序開發包,就是DDK升級改名了。
  • VxD——Virtual Device Driver,虛擬設備驅動程序,9X中的一種驅動程序。
  • WDM——Windows Driver Model,Windows驅動程序模型,98以上版本的一種驅動程序。
  • WDF——Windows Driver Frameworks, 驅動程序包括兩個類型,一個是內核級的,稱為KMDF(Kernel-Mode Driver Framework),為SYS文件;另一個是用戶級的,稱為UMDF(User-Mode Driver Framework),為DLL文件。
  • 驅動程序的文件格式都是PE格式。

windows驅動開發: 比較 WDM 與 WDF

(轉載自 yinaiyun52)

如所周知,自Windows 2000開始,開發驅動程序必以WDM為基礎的,但其開發難度之大,根本不能奢望像用戶模式應用程序開發那樣容易。為改善這種局面,微軟推出了新的驅動程序開發環境 – WDF驅動模型。

WDF驅動框架對WDM進行了一次封裝
WDF框架就好像C++中的基類一樣,且這個基類中的model, IO model ,pnp和電源管理模型;且提供了一些與操作系統相關的處理函數,這些函數好像C++中的虛函數一樣,WDF驅動中能夠對這些函數進行override;特別是Pnp管理和電源管理!基本上都由WDF框架做了,而WDF的功能驅動幾乎不要對它進行特殊的處理;

要預先指出的是,WDF這不是另起爐灶改弦更張,而是以WDM為基礎進行了建模和封裝,顯著特點是降低了開發難度。
因為:
1、 將原來普通程序設計中基於對象的技術應用到了驅動開發中。 WDM中雖也有對像模型,但與真正的基於對象技術根本就不是一回事。為了實現基於對象的技術,微軟精心設計了對像模型並進行了封裝。屬性、方法、事件等等“一個都不能少”。

2、 無論內核模式的驅動程序或者用戶模式的驅動程序,都採用同一套對像模型構建,採用同一個基礎承載。這個基礎就是WDF。 WDF雖然已經是經過封裝和定義的對像模型,但對內核模式和用戶模式對象來說,WDF又是兩者的父對象。換言之兩者都是繼承了WDF才得到的,或者都是從WDF派生而來的。相對於內核模式,派生出的對象稱為“KMD框架”即KMDF;相對於用戶模式,派生出的模型稱為“UMD框架”即UMDF。無論何種模式的框架,其內部封裝的方法、執行的行為其實還是用WDM完成的。

3、 更重要的,也是微軟反复炫耀的是封裝了驅動程序中的某些共同行為:例如即插即用和電源管理就屬於這種共同行為。因為大多數驅動程序中都需要處理即插即用和電源管理問題,據說這大概要上千行的代碼,況且,沒有相當水平還不一定能處理好。為了一勞永逸,WDF乾脆將即插即用和電源管理封裝了進了對象之內,一舉成了對象的缺省(默認)行為。

4、 改變了操作系統內核與驅動程序之間的關係,WDM驅動程序中,一方面要處理硬件,另一方面要處理驅動程序與操作系統內核的交互。現在WDF則將驅動程序與操作系統內核之間進行了分離,驅動程序與操作系統交互工作交給框架內封裝的方法(函數)完成,這樣驅動開發者只需專注處理硬件的行為即可。這不僅避免了顧此失彼兩面不周的弊端,也由於雙方的分離,對操作系統內的某些改動,硬件製造商配套驅動程序的開發都有莫大的好處。

5、 兩種模式的驅動程序(KMDF、UMDF)都使用同一環境進行構建,這一環境稱為WDK。
即KMDF,UMDF的開發環境為WDK。
Windows Device Kit (WDK): 把測試套件(test suites)集成進來,DDK 就成了WDK。 WDK是針對微軟操作系統系列的驅動器集成開發系統。它組合了Windows DDK和Hardware Compatibility Test (HCT) kits(硬件兼容性測試工具),同時提供了微軟內部用來測試Windows操作系統穩定性和可靠性的測試套件。

6、 雖然經過封裝並引入基於對象的技術,所開發的驅動程序在執行效率上並不比原來遜色。
WDF和WDM的關係有點類似於MFC和Windows SDK的關係。 WDF只是在WDM上面加了一層,來簡化driver的開發,特別是PNP,power和IO cancellation 等幾個方面有很大改進。

現在學習WDF最好的資料還是DDK帶的sample code。 WHDC有一些資料:
http://www.microsoft.com/whdc/driver/wdf/default.mspx

再繼續說新舊時代

關鍵的visual studio 2012, 新時代忽然就來了, VS2012是Win8發布之後才出來的,有很多針對Win8的特性,但也能在Win7/Vista系統上運行。

舊時代

近期的win8與win10的系統出現以前, 也就是含win7之前的系統, 如果要開發kernel/driver的驅動程式, 環境的準備比較繁瑣, 首先需要手動下載WDK並安裝, 因為開發環境是在安裝好的WDK當中。WDK是Windows Driver Kit縮寫,即Windows驅動開發包。它提供的開發環境非常簡陋,不是一個便於開發的IDE環境,而僅僅是一些散裝的編譯工具包。

新時代

基本上必須要安裝三個軟體:
1. 我這裡使用 visual studio 2015版本 (或2012之後的版本)
2. WDK 10 (或Win8之後的版本)
3. Win10 SDK

請您先下載安裝 VS2015, 再安裝 Win10 的 WDK, 然後WDK的編譯環境就會自動整合進去 VS2015裡面, 所以重新開啟VS2015的時候, 在new project 新項目嚮導裡面, 就能夠找到driver(內核驅動)項目了。

開啟 Visual Studio 2015,選擇 New Project 建立新專案:
選擇 Visual C++ > Windows Driver > WDF

跳出的分別是有自動生成代碼的KMDF和沒有自動代碼的KMDF(empty),以及UMDF
我們選擇 Kernel Mode Driver (KMDF),直接按 OK 用預設值建立一個簡單的 driver 專案

測試安裝好的 Visual Studio 2015 + Windows SDK 10 + Windows Driver Kit 10
正常的話, 可以編譯通過successfully!

微軟釋出的 Driver samples for Windows 10 – 擷取video 部分

網址: https://github.com/microsoft/Windows-driver-samples/tree/master/video/KMDOD
目前我使用的為visual studio 2015 + (WinSDK)Windows Software Development kit 10.0.14393.33 + (WDK)Windows Driver kit 10.0.14393.0

資源指令碼檔案 .rc
包含目前專案中的資源所適用之指令碼的資源指令碼檔。 .aps 檔會在您每次存檔時覆寫此檔案。
原始檔控制中包含此檔案。

驅動程式檔案 .inf
.INF是 Device Information File 的縮寫,是微軟為供硬體製造商散佈其設備驅動程式而發展, .INF 檔是一種具有特定格式的純文字檔,我們可說它是種安裝腳本檔(Setup Script)。為甚麼當我們在檔案總管對 .INF 檔按右鍵後,快顯功能表會出現「安裝」指令呢? 這是因為微軟已在其作業系統 Windows 中提供了 Setup API(註一),程式設計師只需用任何文書編輯軟體撰寫 .INF 檔,便可完成大部份的安裝工作。

C++程式標頭檔案 bdd.hxx

C++程式檔案 bdd.cxx

C++程式檔案 bdd_ddi.cxx

C++程式檔案 bdd_dmm.cxx

C++程式檔案 bdd_util.cxx

最後找出diagnostic tool關於 video & graphic card部分的測試

參考文章:

微軟 Getting started with Windows drivers
Steward
小z说:内核驱动的编译环境
VS2012开发驱动小Tip之:更改KMDF版本以支持XP系统

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