Windows98下硬件中断驱动程序的开发
发布时间:2007/9/10 0:00:00 访问次数:524
摘 要： 介绍了Windows98的内核管理机制和应用程序权限级别，简述了在Windows98下进行虚拟驱动程序开发的几种工具和编程方法，并给出了借助VToolsD用Ｃ＋＋语言编写的处理硬件中断的程序实例。
关键词： 虚拟设备驱动程序 VToolsD 中断服务例程
美国微软公司出品的Windows98以其友好的图形用户界面，在我国赢得了广泛的市场。在给广大办公环境工作人员带来方便的同时，也给不少工程技术人员带来了一些麻烦。一些原本在DOS下很容易编出的控制硬件的程序，现在在Windows98下就不那么容易实现了。作为一个完善的操作系统也必须能控制硬件，象DOS那样直接与硬件打交道是Windows98不提倡的。它需要开发专门的硬件设备驱动程序，即通过一系列的虚拟设备驱动程序来管理硬件，如：进行中断响应、I／O端口读写或直接存储器存取（DMA）。Windows98内核管理机制非常复杂，因而编写虚拟驱动程序也变得十分困难，要想编写虚拟驱动程序，就必须对Windows98的内核有所了解。
１ Windows98的内核管理机制
在Windows95三年后推出的Windows98虽然扩充了许多新的设备驱动特性，如对AGP、USB、DVD的支持，但在内核上却和Windows95基本一样，它们都是基于DOS内核的操作系统。Windows98系统核心（Kernel）由虚拟机管理器（VMM）和VxD（Virtual Device Driver）的集合组成。Kernel提供了900多个服务函数来管理内存、控制物理设备、处理中断、创建网络协议栈、管理文件系统等，这些服务函数都可以被自己写的VxD调用。虚拟机（VM）是一个可运行的任务，包含应用程序、支撑软件、内存和CPU寄存器。在Windows98下有系统虚拟机和DOS虚拟机两种。虚拟机管理器（VMM）是在系统级核心运行的32位保护模式操作系统，它运行于Ring0，而且不可重入。ＶＭＭ主要功能是创建、运行、监控和终止虚拟机。VxD即虚拟设备驱动程序，是用来扩展Windows操作系统功能的一类程序。由于VxD运行在系统的Ring0级，拥有与操作系统同等的级别，所以我们可利用它来支持硬件设备的管理。虚拟可编程中断控制器（VPICD）是负责管理所有硬件中断事件的程序，它本身也是一种VxD，能提供缺省的中断处理函数或者允许其它VxD重载中断处理函数。
２ Windows98下应用程序权限级别
Intel的80ｘ86CPU系列芯片可在三种模式下工作：实模式、保护模式和V86模式。实模式是MS－DOS的运行环境。Windows98只利用了两种模式：保护模式和V86模式。保护模式给我们带来很多优越性，如应用程序不再受1M内存的限制，理论上，在保护模式下，CPU可以进行4096M内存的寻址。但在保护模式下，所有的应用程序都有权限级别（Privilege Level）。权限级别按优先次序分为四等：0、1、2、3。0级是最高级别，操作系统就运行在0级，运行在Ring0级的应用程序可以执行所有的指令并可直接对硬件、中断和文件系统进行物理访问。如果应用程序拥有的权限级别是第３级，那么它能执行的指令是有限的，对硬件的很多直接操作是不能实现的。在Windows中，一般的应用程序是运行在Ring3级的（如用Visual Ｃ＋＋、Borland Ｃ＋＋、Visual Basic、Delphi、Ｃ＋＋ Builder等SDK工具开发出的应用程序）。它们享有的权限是最低的，受到了保护模式的摫；，它们没有权限去绕过操作系统直接对硬件操作。
有了权限级别，操作系统就有机会在中断和I／O操作上产生撔槟鈹效果。由于操作系统的权限为0级，它就可以捕获权限不为0级的应用程序的中断和I／O请求，然后建立缓冲队列，再一一进行串行处理。为了使自己的应用程序也能直接处理硬件，就需要编写专门的VxD。由于VxD是作为操作系统的组件运行于第0级，因而可以利用它来捕获特定的硬件操作，完成我们需要的任务。
３ Windows98下虚拟设备驱动程序的开发工具和基本编程方法
微软为驱动程序的开发提供了设备驱动程序工具箱（DDK），基于汇编语言的编程方式和许多VMM服务都使用寄存器的调用方式，确实非常难学，没有深厚的汇编语言和硬件基础很难在短时间里开发出自己的VxD。
美国Vireo Software公司推出的VToolsD为我们开发VxD提供了方便快捷的方法。程序员可利用Ｃ或Ｃ＋＋语言编写自己的VxD，而不必操心许多繁琐的细节。它的基本编程方法是：用VToolsD自带的Quick VxD程序快速生成程序框架，在ＶＣ＋＋或Borland Ｃ＋＋中打开此框架的工程文件，并写进特定的处理代码，编译后就可得到所需的VxD文件。
４ 一个
摘 要： 介绍了Windows98的内核管理机制和应用程序权限级别，简述了在Windows98下进行虚拟驱动程序开发的几种工具和编程方法，并给出了借助VToolsD用Ｃ＋＋语言编写的处理硬件中断的程序实例。
关键词： 虚拟设备驱动程序 VToolsD 中断服务例程
美国微软公司出品的Windows98以其友好的图形用户界面，在我国赢得了广泛的市场。在给广大办公环境工作人员带来方便的同时，也给不少工程技术人员带来了一些麻烦。一些原本在DOS下很容易编出的控制硬件的程序，现在在Windows98下就不那么容易实现了。作为一个完善的操作系统也必须能控制硬件，象DOS那样直接与硬件打交道是Windows98不提倡的。它需要开发专门的硬件设备驱动程序，即通过一系列的虚拟设备驱动程序来管理硬件，如：进行中断响应、I／O端口读写或直接存储器存取（DMA）。Windows98内核管理机制非常复杂，因而编写虚拟驱动程序也变得十分困难，要想编写虚拟驱动程序，就必须对Windows98的内核有所了解。
１ Windows98的内核管理机制
在Windows95三年后推出的Windows98虽然扩充了许多新的设备驱动特性，如对AGP、USB、DVD的支持，但在内核上却和Windows95基本一样，它们都是基于DOS内核的操作系统。Windows98系统核心（Kernel）由虚拟机管理器（VMM）和VxD（Virtual Device Driver）的集合组成。Kernel提供了900多个服务函数来管理内存、控制物理设备、处理中断、创建网络协议栈、管理文件系统等，这些服务函数都可以被自己写的VxD调用。虚拟机（VM）是一个可运行的任务，包含应用程序、支撑软件、内存和CPU寄存器。在Windows98下有系统虚拟机和DOS虚拟机两种。虚拟机管理器（VMM）是在系统级核心运行的32位保护模式操作系统，它运行于Ring0，而且不可重入。ＶＭＭ主要功能是创建、运行、监控和终止虚拟机。VxD即虚拟设备驱动程序，是用来扩展Windows操作系统功能的一类程序。由于VxD运行在系统的Ring0级，拥有与操作系统同等的级别，所以我们可利用它来支持硬件设备的管理。虚拟可编程中断控制器（VPICD）是负责管理所有硬件中断事件的程序，它本身也是一种VxD，能提供缺省的中断处理函数或者允许其它VxD重载中断处理函数。
２ Windows98下应用程序权限级别
Intel的80ｘ86CPU系列芯片可在三种模式下工作：实模式、保护模式和V86模式。实模式是MS－DOS的运行环境。Windows98只利用了两种模式：保护模式和V86模式。保护模式给我们带来很多优越性，如应用程序不再受1M内存的限制，理论上，在保护模式下，CPU可以进行4096M内存的寻址。但在保护模式下，所有的应用程序都有权限级别（Privilege Level）。权限级别按优先次序分为四等：0、1、2、3。0级是最高级别，操作系统就运行在0级，运行在Ring0级的应用程序可以执行所有的指令并可直接对硬件、中断和文件系统进行物理访问。如果应用程序拥有的权限级别是第３级，那么它能执行的指令是有限的，对硬件的很多直接操作是不能实现的。在Windows中，一般的应用程序是运行在Ring3级的（如用Visual Ｃ＋＋、Borland Ｃ＋＋、Visual Basic、Delphi、Ｃ＋＋ Builder等SDK工具开发出的应用程序）。它们享有的权限是最低的，受到了保护模式的摫；，它们没有权限去绕过操作系统直接对硬件操作。
有了权限级别，操作系统就有机会在中断和I／O操作上产生撔槟鈹效果。由于操作系统的权限为0级，它就可以捕获权限不为0级的应用程序的中断和I／O请求，然后建立缓冲队列，再一一进行串行处理。为了使自己的应用程序也能直接处理硬件，就需要编写专门的VxD。由于VxD是作为操作系统的组件运行于第0级，因而可以利用它来捕获特定的硬件操作，完成我们需要的任务。
３ Windows98下虚拟设备驱动程序的开发工具和基本编程方法
微软为驱动程序的开发提供了设备驱动程序工具箱（DDK），基于汇编语言的编程方式和许多VMM服务都使用寄存器的调用方式，确实非常难学，没有深厚的汇编语言和硬件基础很难在短时间里开发出自己的VxD。
美国Vireo Software公司推出的VToolsD为我们开发VxD提供了方便快捷的方法。程序员可利用Ｃ或Ｃ＋＋语言编写自己的VxD，而不必操心许多繁琐的细节。它的基本编程方法是：用VToolsD自带的Quick VxD程序快速生成程序框架，在ＶＣ＋＋或Borland Ｃ＋＋中打开此框架的工程文件，并写进特定的处理代码，编译后就可得到所需的VxD文件。
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