第1篇 入門篇
第1章 從兩個最簡單的驅動談起 2
1.1 DDK的安裝 2
1.2 第一個驅動程序HelloDDK的代碼分析 3
1.2.1 HelloDDK的頭文件 4
1.2.2 HelloDDK的入口函數 5
1.2.3 創建設備例程 6
1.2.4 卸載驅動例程 8
1.2.5 默認派遣例程 9
1.3 HelloDDK的編譯和安裝 9
1.3.1 用DDK環境編譯HelloDDK 9
1.3.2 用VC集成開發環境編譯HelloDDK 11
1.3.3 HelloDDK的安裝 14
1.4 第二個驅動程序HelloWDM的代碼分析 16
1.4.1 HelloWDM的頭文件 16
1.4.2 HelloWDM的入口函數 17
1.4.3 HelloWDM的AddDevice例程 18
1.4.4 HelloWDM處理PNP的迴調函數 20
1.4.5 HelloWDM對PNP的默認處理 22
1.4.6 HelloWDM對IRP_MN_REMOVE_DEVICE的處理 23
1.4.7 HelloWDM對其他IRP的迴調函數 23
1.4.8 HelloWDM的卸載例程 24
1.5 HelloWDM的編譯和安裝 24
1.5.1 用DDK編譯環境編譯HelloWDM 24
1.5.2 HelloWDM的編譯過程 25
1.5.3 安裝HelloWDM 25
1.6 小結 29
第2章 Windows操作驅動的基本概念 31
2.1 Windows操作係統概述 31
2.1.1 Windows傢族 31
2.1.2 Windows特性 32
2.1.3 用戶模式和內核模式 34
2.1.4 操作係統與應用程序 36
2.2 操作係統分層 37
2.2.1 Windows操作係統總體架構 37
2.2.2 應用程序與Win32子係統 38
2.2.3 其他環境子係統 40
2.2.4 Native API 41
2.2.5 係統服務 41
2.2.6 執行程序組件 42
2.2.7 驅動程序 44
2.2.8 內核 44
2.2.9 硬件抽象層 45
2.2.10 Windows與微內核 45
2.3 從應用程序到驅動程序 46
2.4 小結 48
第3章 Windows驅動編譯環境配置、安裝及調試 49
3.1 用C語言還是用C++語言 49
3.1.1 調用約定 50
3.1.2 函數的導齣名 52
3.1.3 運行時函數的調用 53
3.2 用DDK編譯環境編譯驅動程序 54
3.2.1 編譯版本 55
3.2.2 nmake工具 55
3.2.3 build工具 56
3.2.4 makefile文件 57
3.2.5 dirs文件 58
3.2.6 sources文件 58
3.2.7 makefile.inc文件 59
3.2.8 build工具的環境變量 60
3.2.9 build工具的命令行參數 61
3.3 用VC編譯驅動程序 62
3.3.1 建立驅動程序工程 62
3.3.2 修改編譯選項 62
3.3.3 修改鏈接選項 63
3.3.4 其他修改 64
3.3.5 VC編譯小結 65
3.4 查看調試信息 66
3.4.1 打印調試語句 66
3.4.2 查看調試語句 67
3.5 手動加載NT式驅動 68
3.6 編寫程序加載NT式驅動 68
3.6.1 SCM組件和Windows服務 69
3.6.2 加載NT驅動的代碼 71
3.6.3 卸載NT驅動的代碼 74
3.6.4 實驗 76
3.7 WDM式驅動的加載 78
3.7.1 WDM的手動安裝 78
3.7.2 簡單的INF文件剖析 79
3.8 WDM設備安裝在注冊錶中的變化 81
3.8.1 硬件子鍵 81
3.8.2 類子鍵 83
3.8.3 服務子鍵 85
3.9 小結 86
第4章 驅動程序的基本結構 87
4.1 Windows驅動程序中重要的數據結構 87
4.1.1 驅動對象（DRIVER_OBJECT） 87
4.1.2 設備對象（DEVICE_OBJECT） 89
4.1.3 設備擴展 91
4.2 NT式驅動的基本結構 92
4.2.1 驅動加載過程與驅動入口函數（DriverEntry） 92
4.2.2 創建設備對象 95
4.2.3 DriverUnload例程 97
4.2.4 用WinObj觀察驅動對象和設備對象 98
4.2.5 用DeviceTree觀察驅動對象和設備對象 101
4.3 WDM式驅動的基本結構 102
4.3.1 物理設備對象與功能設備對象 102
4.3.2 WDM驅動的入口程序 104
4.3.3 WDM驅動的AddDevice例程 105
4.3.4 DriverUnload例程 107
4.3.5 對IRP_MN_REMOVE_DEVICE IRP的處理 108
4.3.6 用Device Tree查看WDM設備對象棧 109
4.4 設備的層次結構 110
4.4.1 驅動程序的垂直層次結構 111
4.4.2 驅動程序的水平層次結構 112
4.4.3 驅動程序的復雜層次結構 112
4.5 實驗 114
4.5.1 改寫HelloDDK查看驅動結構 114
4.5.2 改寫HelloWDM查看驅動結構 116
4.6 小結 117
第5章 Windows內存管理 118
5.1 內存管理概念 118
5.1.1 物理內存概念（Physical Memory Address） 118
5.1.2 虛擬內存地址概念（Virtual Memory Address） 119
5.1.3 用戶模式地址和內核模式地址 120
5.1.4 Windows驅動程序和進程的關係 121
5.1.5 分頁與非分頁內存 122
5.1.6 分配內核內存 123
5.2 在驅動中使用鏈錶 124
5.2.1 鏈錶結構 124
5.2.2 鏈錶初始化 125
5.2.3 從首部插入鏈錶 126
5.2.4 從尾部插入鏈錶 126
5.2.5 從鏈錶刪除 127
5.2.6 實驗 129
5.3 Lookaside結構 130
5.3.1 頻繁申請內存的弊端 130
5.3.2 使用Lookaside 130
5.3.3 實驗 132
5.4 運行時函數 133
5.4.1 內存間復製（非重疊） 133
5.4.2 內存間復製（可重疊） 134
5.4.3 填充內存 134
5.4.4 內存比較 135
5.4.5 關於運行時函數使用的注意事項 135
5.4.6 實驗 137
5.5 使用C++特性分配內存 137
5.6 其他 139
5.6.1 數據類型 139
5.6.2 返迴狀態值 140
5.6.3 檢查內存可用性 142
5.6.4 結構化異常處理（try-except塊） 142
5.6.5 結構化異常處理（try-finally塊） 144
5.6.6 使用宏需要注意的地方 146
5.6.7 斷言 147
5.7 小結 147
第6章 Windows內核函數 148
6.1 內核模式下的字符串操作 148
6.1.1 ASCII字符串和寬字符串 148
6.1.2 ANSI_STRING字符串與UNICODE_STRING字符串 149
6.1.3 字符初始化與銷毀 151
6.1.4 字符串復製 152
6.1.5 字符串比較 153
6.1.6 字符串轉化成大寫 154
6.1.7 字符串與整型數字相互轉換 155
6.1.8 ANSI_STRING字符串與UNICODE_STRING字符串相互轉換 157
6.2 內核模式下的文件操作 158
6.2.1 文件的創建 158
6.2.2 文件的打開 161
6.2.3 獲取或修改文件屬性 163
6.2.4 文件的寫操作 166
6.2.5 文件的讀操作 167
6.3 內核模式下的注冊錶操作 169
6.3.1 創建關閉注冊錶 170
6.3.2 打開注冊錶 172
6.3.3 添加、修改注冊錶鍵值 173
6.3.4 查詢注冊錶 175
6.3.5 枚舉子項 178
6.3.6 枚舉子鍵 180
6.3.7 刪除子項 182
6.3.8 其他 183
6.4 小結 185
第7章 派遣函數 186
7.1 IRP與派遣函數 186
7.1.1 IRP 186
7.1.2 IRP類型 188
7.1.3 對派遣函數的簡單處理 188
7.1.4 通過設備鏈接打開設備 190
7.1.5 編寫一個更通用的派遣函數 191
7.1.6 跟蹤IRP的利器IRPTrace 193
7.2 緩衝區方式讀寫操作 196
7.2.1 緩衝區設備 196
7.2.2 緩衝區設備讀寫 197
7.2.3 緩衝區設備模擬文件讀寫 200
7.3 直接方式讀寫操作 203
7.3.1 直接讀取設備 204
7.3.2 直接讀取設備的讀寫 205
7.4 其他方式讀寫操作 207
7.4.1 其他方式設備 207
7.4.2 其他方式讀寫 208
7.5 IO設備控製操作 209
7.5.1 DeviceIoControl與驅動交互 209
7.5.2 緩衝內存模式IOCTL 210
7.5.3 直接內存模式IOCTL 212
7.5.4 其他內存模式IOCTL 214
7.6 小結 216
第2篇 進階篇
第8章 驅動程序的同步處理 218
8.1 基本概念 218
8.1.1 問題的引齣 218
8.1.2 同步與異步 219
8.2 中斷請求級 219
8.2.1 中斷請求（IRQ）與可編程中斷控製器（PIC） 220
8.2.2 高級可編程控製器（APIC） 221
8.2.3 中斷請求級（IRQL） 221
8.2.4 綫程調度與綫程優先級 222
8.2.5 IRQL的變化 223
8.2.6 IRQL與內存分頁 223
8.2.7 控製IRQL提升與降低 224
8.3 自鏇鎖 224
8.3.1 原理 224
8.3.2 使用方法 225
8.4 用戶模式下的同步對象 225
8.4.1 用戶模式的等待 226
8.4.2 用戶模式開啓多綫程 226
8.4.3 用戶模式的事件 227
8.4.4 用戶模式的信號燈 229
8.4.5 用戶模式的互斥體 230
8.4.6 等待綫程完成 232
8.5 內核模式下的同步對象 232
8.5.1 內核模式下的等待 232
8.5.2 內核模式下開啓多綫程 234
8.5.3 內核模式下的事件對象 236
8.5.4 驅動程序與應用程序交互事件對象 237
8.5.5 驅動程序與驅動程序交互事件對象 239
8.5.6 內核模式下的信號燈 240
8.5.7 內核模式下的互斥體 241
8.5.8 快速互斥體 243
8.6 其他同步方法 244
8.6.1 使用自鏇鎖進行同步 245
8.6.2 使用互鎖操作進行同步 247
8.7 小結 249
第9章 IRP的同步 250
9.1 應用程序對設備的同步異步操作 250
9.1.1 同步操作與異步操作原理 250
9.1.2 同步操作設備 252
9.1.3 異步操作設備（方式一） 253
9.1.4 異步操作設備（方式二） 254
9.2 IRP的同步完成與異步完成 256
9.2.1 IRP的同步完成 256
9.2.2 IRP的異步完成 257
9.2.3 取消IRP 262
9.3 StartIO例程 264
9.3.1 並行執行與串行執行 264
9.3.2 StartIO例程 265
9.3.3 示例 267
9.4 自定義的StartIO 270
9.4.1 多個串行化隊列 270
9.4.2 示例 271
9.5 中斷服務例程 273
9.5.1 中斷操作的必要性 273
9.5.2 中斷優先級 274
9.5.3 中斷服務例程（ISR） 274
9.6 DPC例程 275
9.6.1 延遲過程調用例程（DPC） 275
9.6.2 DpcForISR 275
9.7 小結 276
第10章 定時器 277
10.1 定時器實現方式一 277
10.1.1 I/O定時器 277
10.1.2 示例代碼 278
10.2 定時器實現方式二 280
10.2.1 DPC定時器 280
10.2.2 示例代碼 282
10.3 等待 284
10.3.1 第一種方法：使用KeWaitForSingleObject 284
10.3.2 第二種方法：使用KeDelayExecutionThread 285
10.3.3 第三種方法：使用KeStallExecutionProcessor 285
10.3.4 第四種方法：使用定時器 286
10.4 時間相關的其他內核函數 286
10.4.1 時間相關函數 286
10.4.2 示例代碼 288
10.5 IRP的超時處理 289
10.5.1 原理 289
10.5.2 示例代碼 289
10.6 小結 291
第11章 驅動程序調用驅動程序 292
11.1 以文件句柄形式調用其他驅動程序 292
11.1.1 準備一個標準驅動 292
11.1.2 獲得設備句柄 294
11.1.3 同步調用 295
11.1.4 異步調用方法一 297
11.1.5 異步調用方法二 299
11.1.6 通過符號鏈接打開設備 301
11.2 通過設備指針調用其他驅動程序 303
11.2.1 用IoGetDeviceObjectPointer獲得設備指針 304
11.2.2 創建IRP傳遞給驅動的派遣函數 305
11.2.3 用IoBuildSynchronousFsdRequest創建IRP 306
11.2.4 用IoBuildAsynchronousFsdRequest創建IRP 308
11.2.5 用IoAllocateIrp創建IRP 311
11.3 其他方法獲得設備指針 314
11.3.1 用ObReferenceObjectByName獲得設備指針 314
11.3.2 剖析IoGetDeviceObjectPointer 317
11.4 小結 318
第12章 分層驅動程序 319
12.1 分層驅動程序概念 319
12.1.1 分層驅動程序的概念 319
12.1.2 設備堆棧與掛載 321
12.1.3 I/O堆棧 322
12.1.4 嚮下轉發IRP 323
12.1.5 掛載設備對象示例 324
12.1.6 轉發IRP示例 325
12.1.7 分析 326
12.1.8 遍曆設備棧 327
12.2 完成例程 330
12.2.1 完成例程概念 330
12.2.2 傳播Pending位 332
12.2.3 完成例程返迴STATUS_SUCCESS 333
12.2.4 完成例程返迴STATUS_MORE_PROCESSING_REQUIRED 334
12.3 將IRP分解成多個IRP 336
12.3.1 原理 336
12.3.2 準備底層驅動 337
12.3.3 讀派遣函數 338
12.3.4 完成例程 341
12.3.5 分析 342
12.4 WDM驅動程序架構 344
12.4.1 WDM與分層驅動程序 344
12.4.2 WDM的加載方式 345
12.4.3 功能設備對象 346
12.4.4 物理設備對象 346
12.4.5 物理設備對象與即插即用 348
12.5 小結 349
第13章 讓設備實現即插即用 350
13.1 即插即用概念 350
13.1.1 曆史原因 350
13.1.2 即插即用的目標 351
13.1.3 Windows中即插即用相關組件 351
13.1.4 遺留驅動程序 352
13.2 即插即用IRP 352
13.2.1 即插即用IRP的功能代碼 353
13.2.2 處理即插即用IRP的派遣函數 353
13.3 通過設備接口尋找設備 356
13.3.1 設備接口 356
13.3.2 WDM驅動中設置接口 357
13.3.3 應用程序尋找接口 359
13.3.4 查看接口設備 360
13.4 啓動和停止設備 361
13.4.1 為一個實際硬件安裝HelloWDM 362
13.4.2 啓動設備 364
13.4.3 轉發並等待 366
13.4.4 獲得設備相關資源 367
13.4.5 枚舉設備資源 368
13.4.6 停止設備 372
13.5 即插即用的狀態轉換 373
13.5.1 狀態轉換圖 373
13.5.2 IRP_MN_QUERY_STOP_DEVICE 374
13.5.3 IRP_MN_QUERY_REMOVE_DEVICE 374
13.6 其他即插即用IRP 375
13.6.1 IRP_MN_FILTER_RESOURCE_REQUIREMENTS 375
13.6.2 IRP_MN_QUERY_CAPABILITIES 376
13.7 小結 377
第14章 電源管理 378
14.1 WDM電源管理模型 378
14.1.1 概述 378
14.1.2 熱插拔 378
14.1.3 電源狀態 379
14.1.4 設備狀態 379
14.1.5 狀態轉換 380
14.2 處理IRP_MJ_POWER 381
14.3 處理IRP_MN_QUERY_CAPABILITIES 381
14.3.1 DEVICE_CAPABILITIES 381
14.3.2 一個試驗 382
14.4 小結 384
第3篇 實用篇
第15章 I/O端口操作 386
15.1 概述 386
15.1.1 從DOS說起 386
15.1.2 匯編實現 387
15.1.3 DDK實現 389
15.2 工具軟件WinIO 390
15.2.1 WinIO簡介 390
15.2.2 使用方法 390
15.3 端口操作實現方法一 391
15.3.1 驅動端程序 391
15.3.2 應用程序端程序 393
15.4 端口操作實現方法二 394
15.4.1 驅動端程序 394
15.4.2 應用程序端程序 396
15.5 端口操作實現方法三 397
15.5.1 驅動端程序 397
15.5.2 應用程序端程序 398
15.6 端口操作實現方法四 399
15.6.1 原理 399
15.6.2 驅動端程序 400
15.6.3 應用程序端程序 401
15.7 驅動PC喇叭 402
15.7.1 可編程定時器 402
15.7.2 PC喇叭 403
15.7.3 操作代碼 404
15.8 操作並口設備 405
15.8.1 並口設備簡介 405
15.8.2 並口寄存器 406
15.8.3 並口設備操作 408
15.9 小結 410
第16章 PCI設備驅動 411
16.1 PCI總綫協議 411
16.1.1 PCI總綫簡介 411
16.1.2 PCI配置空間簡介 412
16.2 訪問PCI配置空間方法一 414
16.2.1 兩個重要寄存器 414
16.2.2 示例 415
16.3 訪問PCI配置空間方法二 417
16.3.1 DDK函數讀取配置空間 417
16.3.2 示例 418
16.4 訪問PCI配置空間方法三 419
16.4.1 通過即插即用IRP獲得PCI配置空間 420
16.4.2 示例 420
16.5 訪問PCI配置空間方法四 421
16.5.1 創建IRP_MN_READ_CONFIG 422
16.5.2 示例 422
16.6 PCI設備驅動開發示例 423
16.6.1 開發步驟 424
16.6.2 中斷操作 424
16.6.3 操作設備物理內存 425
16.6.4 示例 426
16.7 小結 429
第17章 USB設備驅動 430
17.1 USB總綫協議 430
17.1.1 USB設備簡介 430
17.1.2 USB連接拓撲結構 431
17.1.3 USB通信的流程 433
17.1.4 USB四種傳輸模式 435
17.2 Windows下的USB驅動 438
17.2.1 觀察USB設備的工具 438
17.2.2 USB設備請求 440
17.2.3 設備描述符 440
17.2.4 配置描述符 442
17.2.5 接口描述符 443
17.2.6 端點描述符 443
17.3 USB驅動開發實例 444
17.3.1 功能驅動與物理總綫驅動 444
17.3.2 構造USB請求包 445
17.3.3 發送USB請求包 446
17.3.4 USB設備初始化 447
17.3.5 USB設備的插拔 447
17.3.6 USB設備的讀寫 448
17.4 小結 450
第18章 SDIO設備驅動 451
18.1 SDIO協議 451
18.1.1 SD內存卡概念 451
18.1.2 SDIO卡概念 452
18.1.3 SDIO總綫 452
18.1.4 SDIO令牌 453
18.1.5 SDIO令牌格式 455
18.1.6 SDIO的寄存器 456
18.1.7 CMD52命令 458
18.1.8 CMD53命令 459
18.2 SDIO卡驅動開發框架 459
18.2.1 SDIO Host Controller驅動 459
18.2.2 SDIO卡的初始化 460
18.2.3 中斷迴調函數 461
18.2.4 獲得和設置屬性 462
18.2.5 CMD52 464
18.2.6 CMD53 465
18.3 SDIO開發實例 467
18.4 小結 467
第19章 虛擬串口設備驅動 469
19.1 串口簡介 469
19.2 DDK串口開發框架 470
19.2.1 串口驅動的入口函數 470
19.2.2 應用程序與串口驅動的通信 473
19.2.3 寫的實現 475
19.2.4 讀的實現 477
19.3 小結 478
第20章 攝像頭設備驅動程序 479
20.1 WDM攝像頭驅動框架 479
20.1.1 類驅動與小驅動 479
20.1.2 攝像頭的類驅動與小驅動 480
20.1.3 編寫小驅動程序 480
20.1.4 小驅動的流控製 481
20.2 虛擬攝像頭開發實例 482
20.2.1 編譯和安裝 482
20.2.2 虛擬攝像頭入口函數 484
20.2.3 對STREAM_REQUEST_BLOCK的處理函數 485
20.2.4 打開視頻流 487
20.2.5 對視頻流的讀取 488
20.3 小結 489
第4篇 提高篇
第21章 再論IRP 492
21.1 轉發IRP 492
21.1.1 直接轉發 492
21.1.2 轉發並且等待 492
21.1.3 轉發並且設置完成例程 494
21.1.4 暫時掛起當前IRP 495
21.1.5 不轉發IRP 496
21.2 創建IRP 496
21.2.1 IoBuildDeviceIoControlRequest 497
21.2.2 創建有超時的IOCTL IRP 498
21.2.3 用IoBuildSynchronousFsdRequest創建IRP 499
21.2.4 關於IoBuildAsynchronousFsdRequest 501
21.2.5 關於IoAllocateIrp 502
21.3 小結 505
第22章 過濾驅動程序 506
22.1 文件過濾驅動程序 506
22.1.1 過濾驅動程序概念 506
22.1.2 過濾驅動程序的入口函數 506
22.1.3 U盤過濾驅動程序 509
22.1.4 過濾驅動程序加載方法一 510
22.1.5 過濾驅動程序加載方法二 511
22.1.6 過濾驅動程序的AddDevice例程 512
22.1.7 磁盤命令過濾 513
22.2 NT式過濾驅動程序 516
22.2.1 NT式過濾驅動程序 516
22.2.2 NT過濾驅動的入口函數 517
22.2.3 掛載過濾驅動 517
22.2.4 過濾鍵盤讀操作 518
22.3 小結 520
第23章 高級調試技巧 521
23.1 一般性調試技巧 521
23.1.1 打印調試信息 521
23.1.2 存儲dump信息 521
23.1.3 使用WinDbg調試工具 522
23.2 高級內核調試技巧 524
23.2.1 安裝VMWare 525
23.2.2 在虛擬機上加載驅動程序 526
23.2.3 VMWare和WinDbg聯閤調試驅動程序 527
23.3 用IRPTrace調試驅動程序 528
23.4 小結 530
· · · · · · (收起)