摘要：讨论windows虚拟设备驱动（vxd）技术，并采用此项技术示范性地做出应用于pc串口实时通信的虚拟驱动程序，找到一种可以在pc中实现实时通信的途径。

关键词：vxd 实时 串口通信

引言

在微软的视窗操作系统中，系统内核掌管所有的应用程序，通过独特的任务调度算法实现cpu的分时多任务处理方式。多任务处理对大多数用户可能是件好事，但是对那些想把实时通信建立在windows操作系统上的特殊用户来说，操作界面的图形化并不比ms-dos的单任务更具吸引力。在视窗操作系统里可以进行实时通信和控制码？答案是：vxd技术可以帮我们在获取友好的人机界面的同时还拥有很强的实时性。

1 vxd技术解析

vxd技术可追溯到windows3.1，它的引入就是要让操作系统实现多工以及硬件资源的共享。为了支持多个ms-dos任务同时执行，windows98让每个ms-dos应用程序在各自的虚拟机（vm）上运行，各自互不相干；而所有的widnows应用程序却都在一个虚拟机上运行。图1所示的结构框图很好地说明了windows98的整体架构。

图1中，由众多的vxd组成系统级代码处于最底层。其中，处于中心地位的是一名为vmm32的vxd，它负责协调和管理所有的vxds。其它vxds则通过消息机制（这个消息机制由vmm32.vxd来维护）彼此联系。由所有vxds开放出的服务接口（api）组成了一个服务网，它们彼此通过合作的方式，提供windows98的系统底层驱动服务。

从以上windows98系统架构可以看出，要想在视窗平台下获取很强的实时性，仅靠提升应用程序线程优先级的方法是不够的。因为win32应用程序代码属于ring3级，而vxd代码则属于ring0级；采用vxd撰写的实时通信程序可以完全不受代码限制，可以直接对硬件进行操作。vxd的这个特点正是实时通信建立所必须的。

设计实时通信的vxd前，先解释以下几个问题：

①vmm32使用vpicd.vxd虚拟化每个硬件和软件中断。vmm32为每个虚拟机（vm）维护一个idt结构，当中断发生时，cpu先保护中断现场，然后经由当前vm的idt把这个中断引导至相应的中断处理程式。

中断的虚拟化，使我们有机会给每个中断提供新的中断处理函数，并可以让多个硬件共享同一个中断号。vpicd.vxd为我们提供这些服务。

②vmm有两个调度器，用以在多个线程和vms之间实现抢占式多工。主调度器负责选定下一个将被执行的线程。这个选择可以是一个，也可以是多个。然后，主调度器把选择结果送给所谓的时间片调度器，并由后者完成各个应用程序间的时间片分配。调度器也时应用程序经由呼叫win32线程优先调整api（如setthreadpriority和setpriorityclass等）做出回应。当中断发生时，vmm32自动提升中断处理函数所在vm之优先级，保证中断处理函数能及时被执行。

③vxd和win32应用程序可直接通信。win32应用程序可通过一个系统api（devicelocontrol（…））来呼叫位于底层的vxd为其服务。在呼叫vxd前，首先必须调用creatfile（…）这个api加载该vxd（如果该vxd是一个静态vxd，则不用加载）。所有的呼叫动作其实都通过vmm32完成。vxd也可以通过消息方式和位于上层的win32应用程序通信。she11.vxd为所有希望以消息机制和win32应用程序通信的vxd提供了这一服务。

以上是编写一个串口通信驱动需要的系统层面知识。对于windows底层的了解。

2 用vxd实现一个实时串口通信驱动

接下来用vxd技术实现一个实时串行通信的驱动。这个vxd是一个动态（dynamic）vxd，当它的服务被呼叫时，vmm32会动态加载这个vxd。作者采用的工具是c+98ddk。当然也可以使用其它的工具，如masm6.11（或更高版本）、vtoolsd。用c搭配ddk完成vxd构建的好处是，可以使用c语言完成绝大部分的程序，程序比较容易阅读和维护。

用c来实现一个vxd驱动，需要准备如下条件：一个.asm的汇编语言接口文件（在其中定义vxd要处理的系统消息和输出api），一个.c的函数实现文件（在其中完成自己函数实体），一个.def的定义文件（在其中定义vxd中各个段的别名并汇成一个ddb）和一个.mak档（用来编译并连接生成vxd，可有可无）。在这里，仅给出用c实现的函数档。至于其它的文件