对于设备驱动程序通知应用程序的几种方法.doc

1、对于设备驱动程序通知应用程序的几种方法在目前流行的 Windows 操作系统中，设备驱动程序是操纵硬件的最底层软件接口。为了共享在设备驱动程序设计过程中的经验，给出设备驱动程序通知应用程序的 5 种方法，具体说明每种方法的原理和实现过程，希望能够给设备驱动程序的设计者提供一些帮助。 为了保证操作系统的平安性和稳定性以及应用程序的可移植性，Windows 操作系统不答应应用程序直接访问系统的硬件资源，而是必须借助于相应的设备驱动程序。设备驱动程序可以直接操作硬件，假如应用程序和设备驱动程序之间实现了双向通信，也就达到了应用程序控制底层硬件设备的目的。它们之间的通信包括两个方面摘要：一方面是应用程

2、序传送给设备驱动程序的数据；另一方面是设备驱动程序发送给应用程序的消息。前者的实现较轻易，通过 CreateFile()函数获取设备驱动程序的句柄后，就可以使用 Win32 函数，如 DeviceIoControl()、ReadFile()或 WriteFile()等实现应用程序和设备驱动程序之间的通信。后者的实现远比前者复杂，同时介绍这方面情况的文章较少。这不等于说它不重要，相反，它在有些应用场合发挥着重要的功能。设备驱动程序完成数据的采集工作后，需要马上通知应用程序，以便应用程序能够及时将数据取走并进行处理。诸如此类情况，不一而足。 鉴于设备驱动程序通知应用程序的重要性，本人结合一些经验，

3、对它进行了总结，归纳出 5 种方法摘要：异步过程调用(APC)、事件方式（VxD） 、消息方式、异步 I/O 方式和事件方式(WDM)。下面分别说明这几种方式的原理，并给出实现的部分源代码。 1 异步过程调用(APC) Win32 应用程序使用 CreateFile()函数动态加载设备驱动程序，然后定义一个回调函数 backFunc()，并且将回调函数的地址%26amp;backFunc()作为参数，通过 DeviceIoControl()传送给设备驱动程序。设备驱动程序获得回调函数的地址后，将它保存在一个全局变量（如 callback）中，同时调用 Get_Cur_Thread_Handle

4、()函数获取它的应用程序线程的句柄，并且将该句柄保存在一个全局变量（如appthread）中。当条件成熟时，设备驱动程序调用_VWIN32_QueueUserApc()函数，向 Win32 应用程序发送消息。这个函数带有三个参数摘要：第一个参数为回调函数的地址（已经注册） ；第二个参数为传递给回调函数的消息；第三个参数为调用者的线程句柄（已经注册） 。Win32 应用程序收到消息后，自动调用回调函数（实际是由设备驱动程序调用） 。回调函数的输入参数是由设备驱动程序填入的，回调函数在这里主要是对消息进行处理。 2 事件方式（VxD） 首先，Win32 应用程序创建一个事件的句柄，称其为 Ring

5、3 句柄。由于虚拟设备驱动程序使用事件的 Ring0 句柄，因此，需要创建 Ring0 句柄。用 LoadLibrary()函数加载未公开的动态链接库 Kernel32.dll，获得动态链接库的句柄。然后，调用 GetProcAddress(), 找到函数OpenVxDHandle()在动态链接库中的位置。接着，用 OpenVxDHandle()函数将 Ring3 事件句柄转化为 Ring0 事件句柄。Win32 应用程序用CreateFile()函数加载设备驱动程序。假如加载成功，则调用DeviceIoControl()函数将 Ring0 事件句柄传给 VxD；同时，创建一个辅助线程等待信号

6、变成有信号状态，本身则可去干其它的事情。当条件成熟时，VxD 置 Ring0 事件为有信号状态（调用_VWIN32_SetWin32Event()函数） ，这马上触发对应的 Ring3 事件为有信号状态。一旦 Ring3 事件句柄为有信号状态，Win32 应用程序的辅助线程就对这个消息进行相应的处理。 3 消息方式 Win32 应用程序调用 CreateFile()函数动态加载虚拟设备驱动程序。加载成功后，通过调用 DeviceIoControl()函数将窗体句柄传送给VxD，VxD 利用这个句柄向窗体发消息。当条件满足时，VxD 调用SHELL_PostMessage()函数向 Win32

7、应用程序发送消息。要让该函数使用成功，必须用#define 来自定义一个消息，并且也要照样在应用程序中定义它；还要在消息循环中使用 ON_MESSAGE()来定义消息对应的消息处理函数，以便消息产生时，能够调用消息处理函数。SHELL_PostMessage()函数的第一个参数为 Win32 窗体句柄，第二个参数为消息 ID 号，第三、四个参数为发送给消息处理函数的参数，第五、六个参数为回调函数和传给它的参数。Win32 应用程序收到消息后，对消息进行处理。4 异步 I/O 方式 Win32 应用程序首先调用 CreateFile()函数加载设备驱动程序。在调用该函数时，将倒数第 2 个参数设

8、置为FILE_ATTRIBUTE_NORMAL|FILE_FLAG_OVERLAPPED，表示以后可以对文件进行重叠 I/O 操作。当设备驱动程序文件创建成功后，创建一个初始态为无信号、需要手动复位的事件，并且将这个事件传给类型为OVERLAPPED 的数据结构（如 Overlapped） 。然后，将 Overlapped 作为一个参数，传给 DeviceIoControl()函数。设备驱动程序把这个 I/O 请求包（IRP）设置为挂起状态，并且设置一个取消例程。假如当前 IRP 队列为空，则将这个 IRP 传送给 StartIo()例程；否则，将它放到 IRP 队列中。设备驱动程序做完这些工

9、作后，结束这个 DeviceIoControl()的处理，于是 Win32 应用程序可能不等待 IRP 处理完，就从 DeviceIoControl()的调用中返回。通过判定返回值，得到 IRP 的处理情况。假如当前 IRP 处于挂起状态，则主程序先做一些其它的工作，然后调用WaitForSingleObject()或 WaitForMultipleObject()函数等待Overlapped 中的事件成为有信号状态。设备驱动程序在适当的时候处理排队的 IRP，处理完成后，调用 IoCompleteRequest()函数。该函数将Overlapped 中的事件设置为有信号状态。Win32 应用

10、程序对这个事件马上进行响应，退出等待状态，并且将事件复位为无信号状态，然后调用GetOverlappedResult() 函数获取 IRP 的处理结果。 5 事件方式（WDM） Win32 应用程序首先创建一个事件，然后将该事件句柄传给设备驱动程序，接着创建一个辅助线程，等待事件的有信号状态，自己则接着干其它事情。设备驱动程序获得该事件的句柄后，将它转换成能够使用的事件指针，并且把它寄存起来，以便后面使用。当条件具备后，设备驱动程序将事件设置为有信号状态，这样应用程序的辅助线程马上知道这个消息，于是进行相应的处理。当设备驱动程序不再使用这个事件时，应该解除该事件的指针。 6 结语 在目前流行的

11、 Windows 操作系统中，设备驱动程序是操纵硬件的最底层软件接口。它向上提供和硬件无关的用户接口，向下直接进行 I/O、硬件中断、DMA 和内存访问等操作。它将应用程序和硬件细节屏蔽开来，使软件不依靠于硬件并且可在多个不同的平台之间移植。本文介绍了 5种设备驱动程序通知应用程序的方法，其中前 3 种方法主要用于 VxD 中，后 2 种方法主要用于 WDM。这 5 种方法都经过实际测试。测试结果表明，它们都能够达到设备驱动程序通知应用程序的目的。 参考文献摘要： 1 欧青立，徐建波，李方敏，等. 虚拟设备驱动程序 VxD 的探究和开发. 计算机工程，2003 2(美)Chris Cant. Windows WDM 设备驱动程序开发指南. 孙义, 马莉波, 国雪飞等译. 北京摘要: 机械工业出版社 2000 3 李和平. 基于 DSP 的 ICT 图像重建系统探究. 北京摘要: 北京航空航天大学机械工程及自动化学院, 2002