（计算机应用技术专业论文）无线网卡驱动程序设计与实现技术研究.pdf

西北工业大学硕士论文无线网 卡驱动程序设计与实现技术研究 摘 要 无线移动自 组互联网是一种新型的无线移动网络，既可作为独立的网络系 统运行，又可作为有线 i n t e me t的接入网络，以支持移动 e p业务。为了将 wi n d o w s 2 0 0 0 / x p端系统接入到无线移动自 组互联网中，需要使用特定的无线 网卡。由于无线网卡是自 主开发的，因此必须开发相应的网卡驱动程序。 本文主要对wi n d o w s 2 0 0 0 / x p 环境下的网 络驱动程序开发技术进行深入和 系统的研究，通过开发 u s b无线网卡驱动程序，在理论和实践两个方面对 wi n d o w s 2 0 0 0 / x p系统的核心编程、驱动程序编程以及其它相关技术有了深刻 理解，基本上掌握了其中的关键技术。本文的主要研究工作及其成果如下: i . 对wi n d o w s 2 0 0 0 / x p 环境下网 络驱动程序开发技术进行了深入研究， 为 设计和实现无线网卡驱动程序提供了必要的技术基础。 2 . 设计和实现了基于wi n d o w s 2 0 0 0 环境下的u s b无线网卡驱动程序， 将 具有自 组织功能的无线网卡硬件与wi n d o w s 2 0 0 0 操作系统有机地结合起来， 实 现网卡和上层软件的数据传递。 3设计和实现了w i n d o w s 2 0 0 0 网络隧道驱动程序， 提供了网 络数据包截 获功能，从无线网卡上截获数据包，经过处理后再通过 n d i s中间层驱动程 序发送到上层协议驱动程序或下层微端口n i c ( 无线网 卡) ， 从而满足了 特定应 用的需要。 4 . 讨论了驱动程序编译、安装、调试和包装等方面问题，这里包含很多 技巧，在驱动程序的工程化和产品化中发挥了重要的作用。 关键词: 无线移动自 组网;网络驱动接口 规范: u s b接口:隧道驱动程序 西北工业大学硕士论文无线网卡驱动程序设计与实现技术研究 ab s t r a c t mo b i l e a d h o c n e t w o r k i s a n e w t y p e o f w i r e l e s s n e tw o r k , w h i c h c a n b e u s e d a s a n i n d e p e n d e n t n e t w o r k s y s t e m , a n d i t c a n b e u s e d a s a n a c c e s s i n g n e t w o r k o f i n t e rne t t o s u p p o r t m o b i l e i p s e r v i c e . i f a wi n d o w s 2 0 0 0 / x p h o s t s y s t e m a c c e s s e s a mo b i l e a d h o c n e t w o r k , i t n e e d in s t a l l a s p e c i a l w i r e l e s s n e t w o r k i n t e r f a c e c a r d u s u a l ly t h e w ir e l e s s n e t w o r k i n t e r f a c e c a r d i s a l w a y s s e l f - p r o d u c e d , i t s n e c e s s a r y t o d e v e l o p a s p e c i a l d r i v e r f o r s p e c i a l n e t w o r k c a r d t h i s p a p e r f o c u s e s o n t h e k e y t e c h n o l o g y o f n e t w o r k d r i v e r d e v e lo p m e n t i n v o l v e d i n wi n d o w s 2 0 0 0 / x p s y s t e m , a n d t h e d e v e l o p m e n t o f u s b w i r e l e s s n e t w o r k i n t e r f a c e c a r d d r i v e r . i t n e e d s a p r o f o u n d c o m p r e h e n s i o n a b o u t p r o g r a m m i n g a p p l i c a t i o n s f o r wi n d o w s 2 0 0 0 / x p , d r i v e r p r o g r a m m i n g a n d o t h e r r e la t e d t e c h n o l o g i e s . i n t h i s p a p e r , t h e m a i n w o r k s a n d a c h i e v e m e n t s a r e a s f o l l o w s : 1 . i n t h i s p a p e r , t h e re i s a n i n - d e p t h r e s e a r c h o n th e t e c h n o l o g y o f n e t w o r k d r i v e r d e v e l o p m e n t b a s e d o n w i n d o w s 2 0 0 0 / ) p s y s t e m , a n d i t p ro v i d e s n e c e s s a r y t e c h n o l o g y f o u n d a t i o n f o r d e s i g n i n g a n d i m p l e m e n t i n g w i re l e s s n e t w o r k i n t e r f a c e c a r d d r i v e r 2 . t h i s p a p e r d e s i g n s a n d i m p l e m e n t s a u s b w i r e l e s s n e t w o r k c a r d d r iv e r b a s e d o n wi n d o w s 2 0 0 0 / x p s y s t e m , w h i c h c o m b i n e a d h o c n e t w o r k c a r d w i th win d o w s 2 0 0 0 o p e r a t i o n s y s t e m , t h e re b y i m p l e m e n t i n g d a t a t r a n s p o r t b e t w e e n a d h o c n e t w o r k c a r d a n d u p p e r l a y e r s o ft w a r e . 3 . t h i s p a p e r d e s i g n s a n d i m p l e m e n t s t u n n e l d r i v e r b a s e d o n wi n d o w s 2 0 0 0 . t h e t u n n e l d r i v e r p r o v i d e s i n t e r c e p t in g d a t a p a c k a g e fu n c t i o n . t h i s f u n c t i o n i n c l u d e s c a p t u r i n g d a t a p a c k a g e f r o m w i r e l e s s n e t w o r k c a r d , p r o c e s s i n g t h e d a t a , a n d t r a n s p o r t s t h e d a t a t o u l p d r i v e r o r u n d e r - l a y e r n i c t h r o u g h n d i s . 4 . t h i s p a p e r d i s c u s s e s s o m e i s s u e s i n c l u d i n g c o m p i l e , i n s t a l l , d e b u g a n d p a c k a g i n g , w h i c h h a v e i m p o r t a n t e f f e c t o n d r i v e r d e v e l o p m e n t . k e y w o r d s : a d h o c ; n e t w o r k d r iv e r i n t e r f a c e s p e c i fi c a t i o n ( n d i s ) ; u s b i n t e r f a c e ; t u n n e l dr i v e r 西北工业大学硕士论文无线网卡驱动程序设计与实现技术研究 第一章概论 1 . 1 课题研究意义和背景 本文以“ 无线移动自 组织互联网技术”课题为背景开展研究工作，无线移 动自 组织互联网是一种新型的无线移动网络，既可作为独立的网络运行，又可 作为有线 i n t e rn e t的接入网，能够有效地支持移动 e p业务。为了将 w i n d o w s 2 0 0 0 / x p端系统接入到无线移动自 组互联网中，需要使用特定的 无线 网 卡， 并且需要将wi n d o w s 2 0 0 0 / x p 原有的支持有线t c p / i p 协议转换为支持移 动i p 业务的无线t c p 协议，通过移动ip协议实现网络互联。 在传统的t c p / i p 协议中， 域名解析和地址解析会产生一定数量的数据， 而 这些数据通常有许多重复工作， 对于现有的有线网问题不大， 但对于无线网络， 则会增加了网络负担。因此，对传统的a r p 协议包采用a r p 代理的方法，从 无线网络层的相邻节点表中获取相应数据， 并做相应处理。 对于d n s ，同样采 用缓存代理的方法，将通过传统手段获取的域名解析结果存储，构成虚拟的域 名解析服务器，从而减少对已知域名解析的网络流量。 由 于无线网卡是自 主开发的， 因此需要在wi n d o w s 2 0 0 0 / x p 内 核下开发无 线网卡驱动程序，以满足无线网络环境下的数据传输。 m i c r o s o ft 公司推出的wi n d o w s 2 0 0 0 5 i，不但继承了w i n d o w s n t的 种种优 点， 而且在技术上又有了许多的突破， 其中之一就是w动程序系统结构的变化， 引入了 全新的w d m ( wi n 3 2 d r i v e r m o d e l ) 的 驱动程序构架。 w d m是m i c r o s o ft 公司在 1 9 9 7年提出的新技术，并在 wi n d o w s 9 8中得到应用，换句话说， wi n d o w s 9 8 也支持wd m。 这样w d m就成为了 一个跨平台的驱动程序模型， 不仅如此， wd m 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i n t e l 平台上运行。 驱动程序是操作系统内核的一部分， 在计算机系统中起着举足轻重的作用。 驱动程序开发属于系统编程范畴，也是系统编程中比较困难的部分。选择驱动 程序开发技术作为课题研究内容主要基于以下几个方面考虑: 西北工业大学硕士论文无线网卡驱动程序设计与实现技术研究 第一章概论 1 . 1 课题研究意义和背景 本文以“ 无线移动自 组织互联网技术”课题为背景开展研究工作，无线移 动自 组织互联网是一种新型的无线移动网络，既可作为独立的网络运行，又可 作为有线 i n t e rn e t的接入网，能够有效地支持移动 e p业务。为了将 w i n d o w s 2 0 0 0 / x p端系统接入到无线移动自 组互联网中，需要使用特定的 无线 网 卡， 并且需要将wi n d o w s 2 0 0 0 / x p 原有的支持有线t c p / i p 协议转换为支持移 动i p 业务的无线t c p 协议，通过移动ip协议实现网络互联。 在传统的t c p / i p 协议中， 域名解析和地址解析会产生一定数量的数据， 而 这些数据通常有许多重复工作， 对于现有的有线网问题不大， 但对于无线网络， 则会增加了网络负担。因此，对传统的a r p 协议包采用a r p 代理的方法，从 无线网络层的相邻节点表中获取相应数据， 并做相应处理。 对于d n s ，同样采 用缓存代理的方法，将通过传统手段获取的域名解析结果存储，构成虚拟的域 名解析服务器，从而减少对已知域名解析的网络流量。 由 于无线网卡是自 主开发的， 因此需要在wi n d o w s 2 0 0 0 / x p 内 核下开发无 线网卡驱动程序，以满足无线网络环境下的数据传输。 m i c r o s o ft 公司推出的wi n d o w s 2 0 0 0 5 i，不但继承了w i n d o w s n t的 种种优 点， 而且在技术上又有了许多的突破， 其中之一就是w动程序系统结构的变化， 引入了 全新的w d m ( wi n 3 2 d r i v e r m o d e l ) 的 驱动程序构架。 w d m是m i c r o s o ft 公司在 1 9 9 7年提出的新技术，并在 wi n d o w s 9 8中得到应用，换句话说， wi n d o w s 9 8 也支持wd m。 这样w d m就成为了 一个跨平台的驱动程序模型， 不仅如此， wd m 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i n t e l 平台上运行。 驱动程序是操作系统内核的一部分， 在计算机系统中起着举足轻重的作用。 驱动程序开发属于系统编程范畴，也是系统编程中比较困难的部分。选择驱动 程序开发技术作为课题研究内容主要基于以下几个方面考虑: 西北工业大学硕士论文无线网卡驱动程序设计与实现技术 研究 1 、国内很多应用领域都有自行开发的硬件，这些硬件很多没有专门的 win d o w s 驱动程序， 或者只有在 wi n d o w s 9 x平台上的驱动程序，需要移植到 win d o w s 2 0 0 0 / 7 p平台上。 2 、很多新的wi n d o w s 2 0 0 0 / x p设备，如u s b设备、p c mc i a 合i e e e 1 3 9 4 . a c p i 等新硬件标准的设备，需要 支持。 设备以及符 驱动程序的 3 、 广义上讲， 内核模式程序都是以驱动程序的形式出现的。 实际上， 驱动 程序最有用的地方是它可以合法地进入内核模式。 对于程序调试器、病毒防火 墙、网 络防火墙、加密与解密等等，都需要高优先级的程序，这通常要用驱动 程序来实现。 wi n d o w s 2 0 0 0 融合了 分层操作系统和微内核操作系统的特点。 对性能影响 很大的操作系统组件在核心态下运行。在核心态下，组件可以和硬件交互，也 可以在组件之间进行交互，并且不会引起描述表切换和模式转变。例如，内存 管理器、 高速缓存管理器、 对象和安全管理器、网 络协议、 文件系统( 包括网络 服务器和重定向 程序 ) 、 所 有线程和进程管理都 运行在核心 态. 当 然， 所有这些 组件都应受到保护，以避免被其它应用程序侵扰，应用程序不能直接访问 操作 系统特性的 代码和数据( 尽管他们可以 快速调用其它的内 核服务) ，这种保护使 得wi n d o w s 2 0 0 0 成为坚固和稳定的应用程序服务器的原因之一。 1 . 2 本文主要研究内 容 在本课题中，本人承担了整个系统底层设备驱动程序开发任务。通过对课 题相关理论和开发技术的 深入研究和大量实践，己 经熟练掌握了wi n d o w s 2 0 0 0 下网络驱动程序开发技术，并且较好地完成了开发任务。具体的研究和开发工 作主要有以下几个方面: i . 设计和实现了基于 wi n d o w s 2 0 0 0环境下支持移动自 组织互联功能的 u s b无线网卡驱动程序，把具有自组织功能的无线网络适配器软硬件与 wi n d o w s 2 0 0 0 操作系统有机地结合起来， 提供适合于wi n d o w s 2 0 0 0 环境下的网 络层接口，实现网卡和上层软件的数据传递。 2 设计和实现了wi n d o w s 2 0 0 0 网络隧道驱动程序， 它是一种 n d i s中间层 西北工业大学硕士论文无线网卡驱动程序设计与实现技术 研究 1 、国内很多应用领域都有自行开发的硬件，这些硬件很多没有专门的 win d o w s 驱动程序， 或者只有在 wi n d o w s 9 x平台上的驱动程序，需要移植到 win d o w s 2 0 0 0 / 7 p平台上。 2 、很多新的wi n d o w s 2 0 0 0 / x p设备，如u s b设备、p c mc i a 合i e e e 1 3 9 4 . a c p i 等新硬件标准的设备，需要 支持。 设备以及符 驱动程序的 3 、 广义上讲， 内核模式程序都是以驱动程序的形式出现的。 实际上， 驱动 程序最有用的地方是它可以合法地进入内核模式。 对于程序调试器、病毒防火 墙、网 络防火墙、加密与解密等等，都需要高优先级的程序，这通常要用驱动 程序来实现。 wi n d o w s 2 0 0 0 融合了 分层操作系统和微内核操作系统的特点。 对性能影响 很大的操作系统组件在核心态下运行。在核心态下，组件可以和硬件交互，也 可以在组件之间进行交互，并且不会引起描述表切换和模式转变。例如，内存 管理器、 高速缓存管理器、 对象和安全管理器、网 络协议、 文件系统( 包括网络 服务器和重定向 程序 ) 、 所 有线程和进程管理都 运行在核心 态. 当 然， 所有这些 组件都应受到保护，以避免被其它应用程序侵扰，应用程序不能直接访问 操作 系统特性的 代码和数据( 尽管他们可以 快速调用其它的内 核服务) ，这种保护使 得wi n d o w s 2 0 0 0 成为坚固和稳定的应用程序服务器的原因之一。 1 . 2 本文主要研究内 容 在本课题中，本人承担了整个系统底层设备驱动程序开发任务。通过对课 题相关理论和开发技术的 深入研究和大量实践，己 经熟练掌握了wi n d o w s 2 0 0 0 下网络驱动程序开发技术，并且较好地完成了开发任务。具体的研究和开发工 作主要有以下几个方面: i . 设计和实现了基于 wi n d o w s 2 0 0 0环境下支持移动自 组织互联功能的 u s b无线网卡驱动程序，把具有自组织功能的无线网络适配器软硬件与 wi n d o w s 2 0 0 0 操作系统有机地结合起来， 提供适合于wi n d o w s 2 0 0 0 环境下的网 络层接口，实现网卡和上层软件的数据传递。 2 设计和实现了wi n d o w s 2 0 0 0 网络隧道驱动程序， 它是一种 n d i s中间层 西北工业大学硕士论文无线网卡驱动程序设计与实现技术研究 驱动程序，提供了网络数据包截获功能，从无线以太网卡上截获数据包，经过 处理后再通过n d i s中间层驱动程序将数据发送到上层协议驱动程序或下层的 微端口n i c ( 无线网 卡) ，从而满足了 特定应用的需要。 3 . 对驱动程序的编译、安装、调试和包装等技术进行了深入研究和实践， 掌握了其中的很多技巧，在驱动程序的工程化和产品化中发挥重要的作用。 西北工业大学硕士论文无线网卡驱动程序设计与实现技术研究 第二章 wi n d o w s 2 0 0 0 驱动程序开发技术 2 . 1 驱动程序中的对象 在wd m驱动程序和n t驱动程序中，系统使用多种对象作为其控制的各 种硬件设备的逻辑抽象。最常用的对象有: 1 . d r i v e r 对象 每个驱动程序有唯一的一个d r i v e r 对象。u o管理器使用d r i v e r 对象数据 结构代表每个设备驱动程序。这个对象中保存驱动程序各个例程的指针。利用 这些指针i / o管理器把i r p发送到正确的例程并执行。另外，d r i v e r 对象还有 指向这个驱动程序的设备链表的指针， 驱动程序可以通过它找到所控制的设备。 在u n l o a d 例程中， 用这个指针删除设备对象。 图2 . 1 给出了d r i v e r 对象的结构。 图2 . 1 驱动程序对象 对 象中的d e v i c e o b j e c t 域 ( p d e v i c e - o b j e c t ) 拥有一个设备对象数 据结 构串， 驱动程序管理的每个设备都有一个p d e v i c e 一o b j e c t . u 0管理器把 这些设 备 对象连 接起来并维 护这个域. 为了 删除这些d e v i c e o b j e c t ， 会使 用这 些域来遍历设备对象链。wd m驱动程序可能并不特别需要使用这个域。 d r i v e r u n l o a d域 ( p d m v e r - u n l o a d ) 指向驱动程序中的一个清理函数， 西北工业大学硕士论文无线网卡驱动程序设计与实现技术研究 第二章 wi n d o w s 2 0 0 0 驱动程序开发技术 2 . 1 驱动程序中的对象 在wd m驱动程序和n t驱动程序中，系统使用多种对象作为其控制的各 种硬件设备的逻辑抽象。最常用的对象有: 1 . d r i v e r 对象 每个驱动程序有唯一的一个d r i v e r 对象。u o管理器使用d r i v e r 对象数据 结构代表每个设备驱动程序。这个对象中保存驱动程序各个例程的指针。利用 这些指针i / o管理器把i r p发送到正确的例程并执行。另外，d r i v e r 对象还有 指向这个驱动程序的设备链表的指针， 驱动程序可以通过它找到所控制的设备。 在u n l o a d 例程中， 用这个指针删除设备对象。 图2 . 1 给出了d r i v e r 对象的结构。 图2 . 1 驱动程序对象 对 象中的d e v i c e o b j e c t 域 ( p d e v i c e - o b j e c t ) 拥有一个设备对象数 据结 构串， 驱动程序管理的每个设备都有一个p d e v i c e 一o b j e c t . u 0管理器把 这些设 备 对象连 接起来并维 护这个域. 为了 删除这些d e v i c e o b j e c t ， 会使 用这 些域来遍历设备对象链。wd m驱动程序可能并不特别需要使用这个域。 d r i v e r u n l o a d域 ( p d m v e r - u n l o a d ) 指向驱动程序中的一个清理函数， 西北工业大学硕士论文无线网卡驱动程序设计与实现技术研究 它和d r i v e r e n t ry对应， 是卸载驱动程序时清埋现场用的。 不过， w d m驱动程 序可能没有任何重要的清理工作要做，因为在wd m驱动程序中，这些工作通 常由p n p管理器完成。 m a j o r f u n c ti o n 域 ( p d r i v e r - d i s p a t c h 数 组 ) 是一 个 指 针数 组， 它 指向 驱 动程序中的回调函数， 这些函数处理大约2 0 种类型的i / o请求。 这个数组也有 大量的处理工作要做。因为它定义了如何使i / o请求进入我们编写的回调函数 代码。 2 . d e v i c e 对象 d e v i c e 对象是设备的软件抽象。它代表驱动程序所管理的设备。驱动程序 为它管理的每一个设备都建立一个 d e v i c e对象。内核对象保存有驱动程序 d e v i c e 对象的指针和当前设备干在处理的i r p 。 它还维护一个挂接到d e v i c e 对 象上的i r p 链表的指针。这个链表上的】 r p是所有等待该设备处理的i / o请求 的排队。 另外， d e v i c e 对象还有一个d e v i c e e x t e n s i o n 域。 这是一个可变大小的 非分页池，其具体的内容在驱动程序中设定。通常存放与设备有关的变量和使 用对象的指针。图2 . 2 给出了d e v i c e 对象的结构。 图2 .2 设备对象 d e v i c e 对象中的 d r i v e r o b j e c t 域( p d r i v e r - o b j e c t ) ， 是用来指向 描述与核 设备对象相联的d e v i c e 对象。通常调用i o c r e a t e d e v i c e 创建d e v i c e 对象。过滤器 驱动程序有时需要使用这个指针来找到它们正在过滤的设备的d r i v e r 对象，以 便能 够查询m a j o r f u n c t i o n 表中的函 数入口。 西北工业大学硕士论文无线网卡驱动程序设计与实现技术研究 n e x t d e v i c e 域( p d e v i c e - o b j e c t ) ， 指向 与本设备对象同属一 个驱动程序 的 下一个设备对象， 这个域把以 驱动 程序对象中的 d e v i c e o b j e c t 成员为 起始点的 设 备链接 起来。 对于w d m 驱动 程序来说， 没有必要使用这 个域。 c u m e n t i r p 域 ( p i r p ) ，指向当前正被s t a rt l o 函数处理的u o 请求包。d e v i c e e x t e n s i o n 域 ( p v o i d ) ， 指向 程 序员自 己 定 义的 包含 设 备特 定 信息 的 数据 结 构。 1/ o 管 理 器为 该数据结构分配空间，不过它的名称与其中的内容完全由 程序员自己 决定。常 见约定是使用d e v i c e - e x t e n s i o n 类型声明数据结构。要用一个指向设备对 象的指针 ( 0 ! 如: f d o ) 访问 它， 例如: p de vi c e - e xt e ns i on p d x = ( p d e v i c e - e x t e n s i o n ) f d 。 一 d e v i c e e x t e n s i o n 3 . i n t e r r u p t 对象 i n t e r r u p t 对象用于给内 核的中断派发器提供指针， 在中断发生时找到正确的 中断服务例程。在驱动程序初始化时需要为设备或控制器支持的每个中断向量 创建一个 i n t e r r u p t 对象。 驱 动程序使用这 个对象 把中断向 量 和相应的 i s r 连接起 来。 发生中断时，内 核中断派发器使用i n t e r r p t 对象找到 i s r 例程。 在驱动程序 退出时，使用这个对象断开向量和i s r 的连接。 4 . c o n t r o l l e r 对象 一些适配卡使用同一组控制寄存器管理多个物理设备， 为了 解决资源冲突， u o 管理器提供了c o n t ro l l e r 对象。c o n t r o l l e r 在硬件上对应的就是这种管理多个 设备的控制设备，如软盘控制器。 在驱动程序初始化时， 创建c o n t r o l l e r 对象， 在d e v i c e e x t e n t i o n 中存放它的地址。在开始一个设备的操作前，要先请求对 c o n t r o l l e r 的 独占 拥有。 在设备操作结束时， 释放c o n t ro l l e r 对象。 在此期间 其他 设备操作由于不能申请到c o n t r o l l e r 将被阻塞，直到该对象被释放。 5 . a d a p t e 耐象 系统上的每个d m a 数据传输通道对应一个a d a p t e r 对象。 a d a p t e r 实现对 d m a 硬件的资源同步回调，机制基本上和c o n t r o l l e r 对象相同。所不同的是 a d a p t e r 由 h a l 在引 导过程中 检测相 应硬件 后创建。 这些对象实际上都是一些包含某些属性和回调函数指针的数据结构。系统 通过在这些对象之间 传递” u o 请求包，( ， ， ) ， 以 及调 用这些对 象的回 调函 数来管 理和维护驱动程序。 2 . 2 驱动程序的基本例程 表2 . 1 中列出了 通常用来组成一个执行一般设备叮 o 操作的驱动程序的 例程、 这些例程被调用的条件和这些例程通常所做的工作。 西北工业大学硕士论文无线网卡驱动程序设计与实现技术研究 n e x t d e v i c e 域( p d e v i c e - o b j e c t ) ， 指向 与本设备对象同属一 个驱动程序 的 下一个设备对象， 这个域把以 驱动 程序对象中的 d e v i c e o b j e c t 成员为 起始点的 设 备链接 起来。 对于w d m 驱动 程序来说， 没有必要使用这 个域。 c u m e n t i r p 域 ( p i r p ) ，指向当前正被s t a rt l o 函数处理的u o 请求包。d e v i c e e x t e n s i o n 域 ( p v o i d ) ， 指向 程 序员自 己 定 义的 包含 设 备特 定 信息 的 数据 结 构。 1/ o 管 理 器为 该数据结构分配空间，不过它的名称与其中的内容完全由 程序员自己 决定。常 见约定是使用d e v i c e - e x t e n s i o n 类型声明数据结构。要用一个指向设备对 象的指针 ( 0 ! 如: f d o ) 访问 它， 例如: p de vi c e - e xt e ns i on p d x = ( p d e v i c e - e x t e n s i o n ) f d 。 一 d e v i c e e x t e n s i o n 3 . i n t e r r u p t 对象 i n t e r r u p t 对象用于给内 核的中断派发器提供指针， 在中断发生时找到正确的 中断服务例程。在驱动程序初始化时需要为设备或控制器支持的每个中断向量 创建一个 i n t e r r u p t 对象。 驱 动程序使用这 个对象 把中断向 量 和相应的 i s r 连接起 来。 发生中断时，内 核中断派发器使用i n t e r r p t 对象找到 i s r 例程。 在驱动程序 退出时，使用这个对象断开向量和i s r 的连接。 4 . c o n t r o l l e r 对象 一些适配卡使用同一组控制寄存器管理多个物理设备， 为了 解决资源冲突， u o 管理器提供了c o n t ro l l e r 对象。c o n t r o l l e r 在硬件上对应的就是这种管理多个 设备的控制设备，如软盘控制器。 在驱动程序初始化时， 创建c o n t r o l l e r 对象， 在d e v i c e e x t e n t i o n 中存放它的地址。在开始一个设备的操作前，要先请求对 c o n t r o l l e r 的 独占 拥有。 在设备操作结束时， 释放c o n t ro l l e r 对象。 在此期间 其他 设备操作由于不能申请到c o n t r o l l e r 将被阻塞，直到该对象被释放。 5 . a d a p t e 耐象 系统上的每个d m a 数据传输通道对应一个a d a p t e r 对象。 a d a p t e r 实现对 d m a 硬件的资源同步回调，机制基本上和c o n t r o l l e r 对象相同。所不同的是 a d a p t e r 由 h a l 在引 导过程中 检测相 应硬件 后创建。 这些对象实际上都是一些包含某些属性和回调函数指针的数据结构。系统 通过在这些对象之间 传递” u o 请求包，( ， ， ) ， 以 及调 用这些对 象的回 调函 数来管 理和维护驱动程序。 2 . 2 驱动程序的基本例程 表2 . 1 中列出了 通常用来组成一个执行一般设备叮 o 操作的驱动程序的 例程、 这些例程被调用的条件和这些例程通常所做的工作。 西北工业大学硕士论文无线网卡驱动程序设计与实现技术研究 表2 . 1 驱动程序的例程 例程执行条件作用 d r i v e r e n t ry驱动程序装入初始化 un l o a d 驱动程序卸载清理分配的资源， 删除内 核对象 s h u t do w n系统关闭 在关机前保存驱动程序的某些状态 cr e a t w i n 3 2 用户调用c r e a f i l e 函数时响应用户请求的设各操作 cl o s e wi n 3 2 用户调用c l o s c h a n d l e 函数 时 re a d f i l e wi n 3 2 用户调用r c a d f i l c 函数时 wr i t e f i l ewi n 3 2 用户调用w r i t c i l e 函数时 de v i c e l o co n t r o lwi n 3 2 用户调用d e v i c e l o c o n t r o l 函 数时 s t a r t u o 开始设备操作进行实际的 ! o 操作 i s r 设备产生中断中断服务例程 资 源同步回调等待的资源变的可用时用于同步共享资源 dp c 由 i s r 申 请或由 其它事件触发， 在 优先级降 到 d i s p a t c h - le v e l 运行 通常进行i s r 的某些完成处理工作 a d d d e v i c e( 仅用于 wd m 驱动程序) p n p 管理器发现一个该驱动程序 支持的新硬件时调用 在wd m驱动程序中用于初始化珊 动程序，以 支持即 插即用 p n p c a l l b a c h( 仅用于 wd m驱动程序) p n p 管理器发出 p n p 消息时调用在wd m驱动程序中用于支持一勇 列p n p 消息 d i s p a t c h p o w e r ( 仅用 于 w d m 驱动程 序) 电 源管理器发出电 源管理消息时 调用 在) v d m驱动程序中用于支持电颁 管理消息 s y s t e rn c o n t ro l ( 仅用 wd m 驱动程序) wmi( wi n d o w s ma n a g e m e n t i n s t r u m e n t a t i o n ) 发出配置和管理 驱动程序的消息时调用 在w d m驱动程序中用于配置和催 理驱动程序 这 些 例 程的 名 字， 除了 初 始 化例 程的 名 字 必 须 为d ri v e r e n t ry 之 外， 其它 例 程的 名字都是在d r iv e r e n t r y 中 注册的， 因而这些例程的名字可以 是任意的。 u o 管理器是根据d ri v e r e n t ry 这个名字找到驱动程序的 初始化例程的， 所以 驱动程 序的初始化例程的名字是不能更改的。 西北工业大学硕士论文无线网卡驱动程序设计与实现技术研究 上述例程中，wd m驱动程序和普通的k e r n e l mo d e 驱动程序的区别主要是 wd m支持a d d d e v i c e 和p n p c a i i b a c k 这两个即插即用回调函数。 在普通的k e r n e l mo d e 驱动程序中， 所有的 初始化工作都在d r i v e r e n t ry 中完成:而在wd m驱动 程序中 ， d r i v e r e n t ry 例程中 所做的 初 始化工作非常少， 只是注册一些回 调函 数 的名字，包括a d d d e v i c e , p n p c a l l b a c k , u n l o a d , wr i v e f i l e 等等。实际的初始 化工作都在a d d d e v i c e 例程中完成。 p n p 管理器发现该驱动程序支持的硬件时， 会调用该驱动程序的 a d d d e v i c e 回调函数执行针对该硬件的初始化工作。 而p n p 管理器要招待一些p n p 操作时，会向驱动程序发送一些p n p 消息，这些p n p 消息 会导致p n p c a i i b a c k 例程的执行。 d i s p a t c h p o w e r 和s y s t e m c o n t r o l 的 讨论较复 杂， 己 超出了 本文的范围， 不再 赘述。 2 . 3 wi n d o w s 2 0 0 0 网 络驱动程序基本结构 2 .3 . 1 wi n d o w s 2 0 0 0 网 络结构和通信模型 开发带有u s b 接口的以 太网卡驱动程序与开发通常的 u s b / wd m驱动程序 不同，它首先必须符合网 络驱动程序接口 规范( n d i s ) 。这里重点介绍一下 wi n d o w s 2 0 0 0 环境下网 络驱动程序的设计思想。 wi n d o w s 2 0 0 0 系统中的网络通 信模型如图 2 . 3 所示: 上层应用程序 网络协议栈 ndi s 网 卡 图2 .3 wi n d o w s 系统中的网络结构简图 其中，上层应用程序是指各种网络应用程序， 如i e , o u t lo o k 等;网络协议 栈是指各种wi n d o w s 支持的网络通信协议，如t c p / i p , n e t b e u i 等; n d i s ( n e t w o r k d r i v e r i n t e r f a c e s p e c i fi c a t i o n ) 是指wi n d o w s 网 络驱动接口 规范。 西北工业大学硕士论文无线网卡驱动程序设计与实现技术研究 上述例程中，wd m驱动程序和普通的k e r n e l mo d e 驱动程序的区别主要是 wd m支持a d d d e v i c e 和p n p c a i i b a c k 这两个即插即用回调函数。 在普通的k e r n e l mo d e 驱动程序中， 所有的 初始化工作都在d r i v e r e n t ry 中完成:而在wd m驱动 程序中 ， d r i v e r e n t ry 例程中 所做的 初 始化工作非常少， 只是注册一些回 调函 数 的名字，包括a d d d e v i c e , p n p c a l l b a c k , u n l o a d , wr i v e f i l e 等等。实际的初始 化工作都在a d d d e v i c e 例程中完成。 p n p 管理器发现该驱动程序支持的硬件时， 会调用该驱动程序的 a d d d e v i c e 回调函数执行针对该硬件的初始化工作。 而p n p 管理器要招待一些p n p 操作时，会向驱动程序发送一些p n p 消息，这些p n p 消息 会导致p n p c a i i b a c k 例程的执行。 d i s p a t c h p o w e r 和s y s t e m c o n t r o l 的 讨论较复 杂， 己 超出了 本文的范围， 不再 赘述。 2 . 3 wi n d o w s 2 0 0 0 网 络驱动程序基本结构 2 .3 . 1 wi n d o w s 2 0 0 0 网 络结构和通信模型 开发带有u s b 接口的以 太网卡驱动程序与开发通常的 u s b / wd m驱动程序 不同，它首先必须符合网 络驱动程序接口 规范( n d i s ) 。这里重点介绍一下 wi n d o w s 2 0 0 0 环境下网 络驱动程序的设计思想。 wi n d o w s 2 0 0 0 系统中的网络通 信模型如图 2 . 3 所示: 上层应用程序 网络协议栈 ndi s 网 卡 图2 .3 wi n d o w s 系统中的网络结构简图 其中，上层应用程序是指各种网络应用程序， 如i e , o u t lo o k 等;网络协议 栈是指各种wi n d o w s 支持的网络通信协议，如t c p / i p , n e t b e u i 等; n d i s ( n e t w o r k d r i v e r i n t e r f a c e s p e c i fi c a t i o n ) 是指wi n d o w s 网 络驱动接口 规范。 西北工业大学硕士论文无线网卡驱动程序设计与实现技术研究 上述例程中，wd m驱动程序和普通的k e r n e l mo d e 驱动程序的区别主要是 wd m支持a d d d e v i c e 和p n p c a i i b a c k 这两个即插即用回调函数。 在普通的k e r n e l mo d e 驱动程序中， 所有的 初始化工作都在d r i v e r e n t ry 中完成:而在wd m驱动 程序中 ， d r i v e r e n t ry 例程中 所做的 初 始化工作非常少， 只是注册一些回 调函 数 的名字，包括a d d d e v i