Windows CE下驅(qū)動程序開發(fā)基礎(chǔ)(一)
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這是我從1月6日開始主持天極網(wǎng)論壇嵌入式開發(fā)版以來第一次發(fā)表文章，加上以前瑣碎的文章共計30篇。研究的越多就越感覺自己懂的太少，其實在驅(qū)動開發(fā)方面我還是個菜鳥，我是想再次拋磚引玉，讓做驅(qū)動有N年經(jīng)驗的人奉獻(xiàn)一點(diǎn)出來，讓大家減少一些研究驅(qū)動源碼而又缺少注釋所帶來的痛苦。
我想即使讀者看過微軟的關(guān)于驅(qū)動開發(fā)的培訓(xùn)教材和CE幫助文檔中的驅(qū)動部分，頭腦中仍然一片茫然。要想真正了解驅(qū)動程序必須結(jié)合一些驅(qū)動程序源碼，在此我以串口驅(qū)動程序（COM16550）中初始化過程為線索簡單講一講驅(qū)動開發(fā)的基礎(chǔ)知識。
Windows CE下的串口驅(qū)動程序能夠處理所有I/O行為類似串口的設(shè)備，包括基于16450、16550 UART（通用異步收發(fā)芯片）的設(shè)備和一些采用DMA的設(shè)備，常見的有9針串口、紅外I/O口、Modem等。在%_WINCEROOT%PublicCommonOAKDriversSerial目錄下，COM_MDD2子目錄包含新的串口驅(qū)動MDD層函數(shù)代碼。COM16550子目錄包含串口驅(qū)動PDD層代碼。SER16550子目錄包含的一系列函數(shù)專用于控制與16550兼容的UART，這樣PDD層的主要工作就是調(diào)用SER16550中的函數(shù)。還有一個ISR16550子目錄包含的是串口驅(qū)動程序?qū)Ｓ玫目砂惭bISR（中斷服務(wù)例程），而很多硬件設(shè)備驅(qū)動程序采用CE默認(rèn)的可安裝ISR giisr.dll。一般串口設(shè)備相應(yīng)的注冊表設(shè)置例子及意義如下：
| [HKEY_LOCAL_MACHINEDriversBuiltInSerial_1] |
| 鍵 | 意義 |
| SysIntr=dword:13 | 串口1的中斷ID為十進(jìn)制13 |
| IoBase=dword:02F8 | 串口1的IO空間首地址為十六進(jìn)制2F8 |
| IoLen=dword:8 | 串口1的IO空間長度為8個字節(jié) |
| DeviceArrayIndex=dword:0 | 串口1的索引，是1的由來 |
| Order=dword:0 | 串口1驅(qū)動的加載順序 |
| DeviceType=dword:0 | 串口1的設(shè)備類型 |
| DevConfig=hex: 10,00 .... | 串口1在與Modem設(shè)備通訊時的配置，如波特率、奇偶校檢等 |
| FriendlyName=COM1: | 串口1在撥號程序中顯示的名字 |
| Tsp=Unimodem.dll | 串口1 被用于與Modem設(shè)備通訊的時候要加載的TSP（TAPI Service provider）DLL |
| Prefix=COM | 串口1的流接口的前綴 |
| Dll=com16550.Dll | 串口1的驅(qū)動程序DLL |
下面從MDD層函數(shù)COM_Init開始探索串口驅(qū)動的初始化過程。COM_Init是在串口設(shè)備被檢測后由設(shè)備管理器device.exe調(diào)用的，主要的作用是初始化設(shè)備，它的唯一參數(shù)Identifier是由device.exe傳遞的，其類型是一個字符串指針，字符串的內(nèi)容是HLMDriversActivexx，xx是一個十進(jìn)制數(shù)（device.exe會跟蹤系統(tǒng)中每個驅(qū)動程序，把加載的驅(qū)動程序記錄在Active鍵下）。
COM_Init先分配一個HW_INDEP_INFO結(jié)構(gòu)體，這個結(jié)構(gòu)體是獨(dú)立于串口硬件的頭信息（MDD、PDD、SER16550都包含自己獨(dú)特的結(jié)構(gòu)體，具體的結(jié)構(gòu)體定義請參見串口驅(qū)動源碼），分配之后再初始化結(jié)構(gòu)體中每個成員，初始化結(jié)構(gòu)體后調(diào)用 OpenDeviceKey((LPCTSTR)Identifier)打開HLMDriversActivexxKey包含的注冊表路徑，在這里路徑一般為HLMDriversBuiltInSerial，即串口的驅(qū)動程序信息在注冊表中所處的位置。COM_Init接著在HLMDriversBuiltInSerial下查詢DeviceArrayIndex、Priority256的值，Priority256指定了驅(qū)動程序的優(yōu)先級，如果沒有就用默認(rèn)的優(yōu)先級。接下來調(diào)用GetSerialObject(DeviceArrayIndex)，這個函數(shù)由PDD層定義，返回HWOBJ結(jié)構(gòu)體，這個結(jié)構(gòu)體主要包含PDD層和SER16550定義的函數(shù)的指針。
也就是說MDD通過調(diào)用這個函數(shù)才能調(diào)用底層實現(xiàn)的函數(shù)。接下來的大多數(shù)工作都是調(diào)用底層函數(shù)實現(xiàn)初始化。第一個調(diào)用的底層函數(shù)SerInit主要設(shè)置由用戶設(shè)置的硬件配置，例如線路控制、波特率。它調(diào)用Ser_GetRegistryData函數(shù)得到保存在注冊表中的硬件信息，Ser_GetRegistryData在內(nèi)部調(diào)用系統(tǒng)提供的DDKReg_GetIsrInfoDDK和DDKReg_GetWindowInfo函數(shù)得到在HLMDriversBuiltInSerial下保存的IRQ、SysIntr、IsrDll、IsrHandler、IoBase、IoLen。IRQ是邏輯中斷號，IsrDll表示當(dāng)前驅(qū)動程序的可安裝ISR所在的DLL名稱，IsrHandler 表示可安裝ISR的函數(shù)名稱。
在這里順便提一下可安裝ISR，讀者在我以前發(fā)表的關(guān)于OAL的文章中可以了解到OEM在OEMInit函數(shù)中關(guān)聯(lián)IRQ和SysIntr，當(dāng)硬件設(shè)備發(fā)生中斷時，ISR會禁止同級和低級中斷，然后根據(jù)IRQ返回關(guān)聯(lián)的SysIntr，內(nèi)核根據(jù)ISR返回的SysIntr喚醒相應(yīng)的IST（SysIntr與IST創(chuàng)建的Event關(guān)聯(lián)），IST處理中斷之后調(diào)用InterruptDone解除中斷禁止。在OEMInit中關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)是一旦編譯了CE內(nèi)核后就無法添加這種關(guān)聯(lián)了，而一些硬件設(shè)備會隨時插拔或者共享中斷，要關(guān)聯(lián)這樣的硬件設(shè)備解決方法就是可安裝ISR，可安裝ISR專用于處理指定的硬件設(shè)備發(fā)出的中斷，所以如果硬件設(shè)備需要可安裝ISR必須在注冊表中添加IsrDll、IsrHandler。多數(shù)硬件設(shè)備采用CE默認(rèn)的可安裝ISR giisr.dll，格式如下：
| IsrDll=giisr.dll IsrHandler=ISRHandler |
如果一個硬件驅(qū)動程序需要可安裝ISR而開發(fā)者又不想自己寫一個，那么可以利用giisr.dll來實現(xiàn)。除了在注冊表中添加如上所示外，還要在驅(qū)動程序中調(diào)用相關(guān)函數(shù)注冊可安裝ISR。偽代碼如下：
| g_IsrHandle = LoadIntChainHandler(IsrDll, IsrHandler, (BYTE)Irq); GIISR_INFO Info; PHYSICAL_ADDRESS PortAddress = {PhysAddr, 0}; TransBusAddrToStatic(BusType, dwBusNumber, PortAddress, dwAddrLen, dwIOSpace, (PVOID)PhysAddr) Info.SysIntr = dwSysIntr; Info.CheckPort = TRUE; Info.PortIsIO = (dwIOSpace) ? TRUE : FALSE; Info.UseMaskReg = TRUE; Info.PortAddr = PhysAddr + 0x0C; Info.PortSize = sizeof(DWORD); Info.MaskAddr = PhysAddr + 0x10; KernelLibIoControl(g_IsrHandle, IOCTL_GIISR_INFO, Info, sizeof(Info), NULL, 0, NULL); |
LoadIntChainHandler函數(shù)負(fù)責(zé)注冊可安裝ISR，參數(shù)1為DLL名稱，參數(shù)2為ISR函數(shù)名稱，參數(shù)3為IRQ。TransBusAddrToStatic函數(shù)在后面講。如果要利用giisr.dll作為可安裝ISR，必須先填充GIISR_INFO結(jié)構(gòu)體，CheckPort=TRUE表示giisr要檢測指定的寄存器來確定當(dāng)前發(fā)出中斷的是否是這個設(shè)備。PortIsIO表示寄存器地址屬于哪個地址空間，F(xiàn)ALSE表示是內(nèi)定空間，TRUE表示IO空間。UseMaskReg=TRUE表示設(shè)備有一個掩碼寄存器，專用于指定當(dāng)前設(shè)備是否是中斷源，也就是發(fā)出中斷，而MaskAddr表示掩碼寄存器的地址。如果對Info.Mask賦值，那么PortAddr表示一個特殊的寄存器地址，這個寄存器的值與Mask的值運(yùn)算的結(jié)果如果為真，則證明當(dāng)前設(shè)備是中斷源，否則返回SYSINTR_CHAIN（表示當(dāng)前ISR沒有處理中斷，內(nèi)核將調(diào)用ISR鏈中下一個ISR），如果UseMaskReg=TRUE，那么MaskReg寄存器的值與PortAddr指定的寄存器的值運(yùn)算的結(jié)果如果為真，則證明當(dāng)前設(shè)備是中斷源。
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