搭建Windows驅動開發環境

• 開發主機安裝Microsoft Visual Studio 2013，

• 開發主機安裝Windows Driver Kit (WDK) 8.1，

• 測試虛擬機環境為Win7 64位

VS2013必須配合WDK8.1才可以進行驅動程序的開發，只有安裝了WDK8.1后，VS2013中才會出現驅動開發工程的模板，如下圖：

創建一個WDM驅動工程

新建一個空的WDM驅動工程，刪除附帶的Package工程，新建一個WDMDriver.c文件，我們的代碼都寫在該文件中。

編寫WDM驅動程序代碼

1. WDM驅動程序的入口函數

#include <wdm.h>/// @brief 初始化驅動程序/// @param[in] pDriverObject 驅動對象/// @param[in] pRegPath 驅動程序在注冊表中的路徑/// @return 初始化驅動狀態NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT pDriverObject, IN PUNICODE_STRING pRegPath){ UNREFERENCED_PARAMETER(pRegPath); KdPrint(("Enter DriverEntry\n")); pDriverObject->DriverExtension->AddDevice = HelloWDMAddDevice; pDriverObject->DriverUnload = HelloWDMUnload; for (int i = 0; i < IRP_MJ_MAXIMUM_FUNCTION; i++) { pDriverObject->MajorFunction[i] = HelloWDMDispatchRoutine; } pDriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_PNP] = HelloWDMPnp; KdPrint(("Leave DriverEntry\n")); return STATUS_SUCCESS;}

• WDM驅動程序需要包含wdm.h頭文件。

• 代碼中我們給AddDevice設置了一個回調函數，NT驅動程序沒有此回調函數。該函數的作用是創建設備，該函數由PNP（即插即用）管理器調用，PNP管理器會在指定設備插入系統時調用該函數。

• 相比于NT驅動程序，WDM驅動程序還多了一個對IRP_MJ_PNP的處理函數，該函數的作用是處理PNP的請求包，例如啟動設備、停止設備等請求。

2. AddDevice例程

在WDM驅動程序中DriverEntry不再負責創建設備，而是交由AddDevice例程去創建設備。

/// @brief 設備擴展結構typedef struct _DEVICE_EXTENSION{ 
PDEVICE_OBJECT PDeviceObject; ///< 設備對象 
PDEVICE_OBJECT PNextStackDevice; ///< 下層設備對象指針 
UNICODE_STRING DeviceName; ///< 設備名稱 
UNICODE_STRING SymLinkName; ///< 符號鏈接名} 
DEVICE_EXTENSION, *PDEVICE_EXTENSION;
/// @brief 添加新設備
/// @param[in] pDriverObject 從I/O管理器傳進來的驅動對象
/// @param[in] pPhysicalDeviceObject 從I/O管理器傳進來的物理設備對象
/// @return 添加新設備狀態
NTSTATUS HelloWDMAddDevice(IN PDRIVER_OBJECT pDriverObject, IN PDEVICE_OBJECT pPhysicalDeviceObject){ 
KdPrint(("Enter HelloWDMAddDevice\n")); 
NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS; 
UNICODE_STRING devName = { 0 }; // 設備名稱 
UNICODE_STRING symName = { 0 }; // 鏈接符號名 
PDEVICE_OBJECT pDeviceObject = NULL; // 創建的設備對象 
PDEVICE_EXTENSION pDeviceExt = NULL; // 設備擴展對象 // 初始化字符串 
RtlInitUnicodeString(&devName, L"\\Device\\HelloWDMDevice"); 
RtlInitUnicodeString(&symName, L"\\??\\HelloWDM"); // 創建設備 
status = IoCreateDevice( pDriverObject, sizeof(DEVICE_EXTENSION), &devName, 
 FILE_DEVICE_UNKNOWN, 0, SE, &pDeviceObject); 
if (!NT_SUCCESS(status)) { 
return status; 
} 
pDeviceExt = (PDEVICE_EXTENSION)pDeviceObject->DeviceExtension; 
pDeviceExt->PDeviceObject = pDeviceObject; 
pDeviceExt->DeviceName = devName; 
pDeviceExt->SymLinkName = symName; // 講設備對象掛接在設備堆棧上 
pDeviceExt->PNextStackDevice = IoAttachDeviceToDeviceStack(pDeviceObject, pPhysicalDeviceObject); 
status = IoCreateSymbolicLink(&symName, &devName); 
if (!NT_SUCCESS(status)){ 
 IoDeleteSymbolicLink(&pDeviceExt->SymLinkName); 
status = IoCreateSymbolicLink(&symName, &devName); 
if (!NT_SUCCESS(status)){ 
return status; 
 } 
 } 
pDeviceObject->Flags |= DO_BUFFERED_IO | DO_POWER_PAGABLE; 
pDeviceObject->Flags &= ~DO_DEVICE_INITIALIZING; 
KdPrint(("Leave HelloWDMAddDevice\n")); return status;}

• 和NT驅動一樣我們需要聲明一個設備擴展結構。

• AddDevice例程的參數有兩個，第一個是驅動對象，第二個是物理設備對象，該對象由I/O管理器創建，物理設備對象的概以后講。

• 創建設備對象代碼和NT驅動程序類似，只是多了一個將設備對象附加在設備棧上的過程，設備棧的概念以后會講到。

• 當系統中插入多個指定硬件時該函數被被多次調用，也就是說會多次創建設備對象，創建多個設備時需要每個設備的設備名稱和鏈接符號都不同，示例代碼中使用相同的設備名和鏈接符號是有問題的，實際編寫程序時請注意。

3. PNP IRP處理例程

/// @brief 對即插即用IPR進行處理
/// @param[in] pDeviceObject 功能設備對象
/// @param[in] pIrp 請求包/
// @return 狀態NTSTATUS 
HelloWDMPnp(
IN PDEVICE_OBJECT pDeviceObject, IN PIRP pIrp)
{ 
KdPrint(("Enter HelloWDMPnp\n")); 
PDEVICE_EXTENSION pDeviceExt = (PDEVICE_EXTENSION)pDeviceObject->DeviceExtension; 
PIO_STACK_LOCATION pStackLoc = IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp); 
unsigned long func = pStackLoc->MinorFunction; 
 KdPrint(("PNP Request (%u)\n", func)); NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS; 
 switch (func) { case IRP_MN_REMOVE_DEVICE: 
status = PnpRemoveDevice(pDeviceExt, pIrp); 
break; default: 
status = PnpDefaultHandler(pDeviceExt, pIrp); 
break; 
 }
dPrint(("Leave HelloWDMPnp\n")); return status;}

• PNP派遣函數的第一個參數是設備對象，系統在回調該方法時會使用我們在AddDevice例程中創建出來的設備對象填寫該參數。

• 通過當前IRP棧位置我們可以知道請求的次功能代碼，在上述代碼中我們只對移除設備功能代碼做了特殊處理，其他PNP功能代碼進行默認處理，IRP棧以后會講到，目前不用在意。

PNP功能代碼的默認處理函數如下：

/// @brief 對PNP IRP進行默認處理
/// @param[in] pDeviceExt 設備對象擴展
/// @param[in] pIrp I/O請求包
/// @return 狀態NTSTATUS 
PnpDefaultHandler(PDEVICE_EXTENSION pDeviceExt, PIRP pIrp){ 
KdPrint(("Enter DefaultPnpHandler\n")); // 略過當前堆棧 
IoSkipCurrentIrpStackLocation(pIrp); 
KdPrint(("Leave DefaultPnpHandler\n")); // 用下層堆棧的驅動設備處理此IRP 
return IoCallDriver(pDeviceExt->PNextStackDevice, pIrp);}

• 代碼中我們只是略過當前堆棧，并將IRP轉發給下層設備處理。

PNP移除設備代碼的處理函數如下：

/// @brief PNP移除設備處理函數
/// @param[in] pDeviceExt 設備擴展對象
/// @param[in] pIrp 請求包
/// @return 狀態NTSTATUS 
PnpRemoveDevice(PDEVICE_EXTENSION pDeviceExt, PIRP pIrp){ 
KdPrint(("Enter HandleRemoveDevice\n")); 
pIrp->IoStatus.Status = STATUS_SUCCESS; 
NTSTATUS status = PnpDefaultHandler(pDeviceExt, pIrp); // 刪除符號鏈接 
IoDeleteSymbolicLink(&pDeviceExt->SymLinkName); //調用IoDetachDevice()把設備對象從設備棧中脫開： 
if (pDeviceExt->PNextStackDevice != NULL) 
IoDetachDevice(pDeviceExt->PNextStackDevice); //刪除設備對象： 
IoDeleteDevice(pDeviceExt->PDeviceObject); KdPrint(("Leave HandleRemoveDevice\n")); r
eturn status;
}

• 這個函數負責了驅動程序的卸載工作。

• 卸載前我們需要讓下層設備先完成這個請求，所以我們調用了DefaultPnpHandler處理方法。

• 除了刪除符號鏈接刪除設備對象外，我們還需要將設備對象從設備棧中脫開。

4. 默認IRP處理例程

/// @brief 對默認IPR進行處理NTSTATUS 
HelloWDMDispatchRoutine(IN PDEVICE_OBJECT pDeviceObject, IN PIRP pIrp){ 
UNREFERENCED_PARAMETER(pDeviceObject); 
KdPrint(("Enter HelloWDMDispatchRoutine\n")); 
NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS; pIrp->IoStatus.Status = status; 
pIrp->IoStatus.Information = 0; 
IoCompleteRequest(pIrp, IO_NO_INCREMENT); 
KdPrint(("Leave WDMDriverDispatchRoutine\n")); return STATUS_SUCCESS;
}

• 代碼中我們簡單的將IRP設置為完成。

5. 卸載驅動例程

WDM驅動的卸載工作在PNP處理函數中的RemoveDevice函數中完成，所以卸載驅動例程不用做任何事。

/// @brief 驅動程序卸載操作void HelloWDMUnload(IN PDRIVER_OBJECT pDriverObject){ 
UNREFERENCED_PARAMETER(pDriverObject); KdPrint(("Enter HelloWDMUnload\n")); 
KdPrint(("Leave HelloWDMUnload\n"));}

3. 編寫INF文件

WDM驅動的安裝需要使用INF文件，VS2013已經給我們創建了一個默認的INF文件，我們只需修改它就可以。INF文件描述了WDM驅動程序的操作硬件設備的信息和驅動程序的一些信息，INF文件的配置項很多目前我們只需復制如下的內容即可：

;; chapter01HelloWDM.inf;[Version]Signature="$WINDOWS NT$";
如果設備是一個標準類別，使用標準類的名稱和GUID 否則創建一個自定義的類別名稱，并自定義它的GUID ;自定義的類別在注冊表中 HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Class\ 有顯示Class=%DeviceClassName%ClassGuid={24B968AA-9C43-41D4-BFD5-0DED43B29F16};INF文件的提供者Provider=TesterDriverVer=;如果不是標準類別設備，這里的配置必須的 [ClassInstall32] Addreg=ClassAddReg ;對應的注冊表是 HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Class\ [ClassAddReg] HKR,,,,%DeviceClassName% HKR,,Icon,,"-5" ;驅動文件需要復制到的目的目錄，12表示%windir%/system32/drivers[DestinationDirs]DriverFilesName=12;驅動文件名段[DriverFilesName] chapter01-HelloWDM.sys[SourceDisksNames.x86]1 = "HelloWDM Installation Disk"... [SourceDisksNames.amd64]1 = "HelloWDM Installation Disk"...[SourceDisksFiles];源驅動文件在標記為1的磁盤下DriverFilesName=1;這里是設置制作商相關的選項，注意這里VS默認生成的標準設備的配置 如：%ManufacturerName%=Standard,NT$ARCH$ ;如果不是標準類別設備這里必須修改，要不然最后加載的時候會出現259錯誤;并且指定模型段 [Manufacturer]%ManufacturerName%=MyDeviceModel,ntx86,ntamd64 ;設備模型段[MyDeviceModel] ;指定設備描述和設備ID，以及安裝段%DeviceDesc%=DriverInstall.nt, PCI\VEN_8888&DEV_8888[MyDeviceModel.ntx86] ;指定設備描述和設備ID，以及安裝段%DeviceDesc%=DriverInstall.nt, PCI\VEN_8888&DEV_8888 [MyDeviceModel.ntamd64] ;指定設備描述和設備ID，以及安裝段%DeviceDesc%=DriverInstall.nt, PCI\VEN_8888&DEV_8888 ;這里需要注意WIN2000及其以上的系統這里有個.NT[DriverInstall.nt] ;指定需要拷貝的文件 
CopyFiles=DriverFilesName ;指定寫注冊表的段 
AddReg=InstallAddReg[InstallAddReg] HKLM, "System\CurrentControlSet\Services\TestWDMSvc\Parameters", "BreakOnEntry", 0x00010001, 0;注冊表中的服務名具體地址是 HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services [DriverInstall.nt.Services];TestWDMSvc為安裝分服務名稱 Addservice = TestWDMSvc, 0x00000002, SysAddService ;服務的具體選項 [SysAddService] DisplayName = TestWDMSvc ServiceType = 1 ; SERVICE_KERNEL_DRIVER StartType = 3 ; SERVICE_DEMAND_START ErrorControl = 1 ; SERVICE_ERROR_NORMAL ServiceBinary = %12%\chapter01-HelloWDM.sys 
[Strings]ManufacturerName="MySoft"DeviceDesc="MyVEN_8888&DEV_8888Device"DeviceClassName="TestClass"

4. 配置工程屬性、編譯

配置選項選擇Win7Debug x64并且設置測試簽名：

編譯成功后可以在工程目錄x64\Win7Debug文件夾下找到如下文件：

• chapter01-HelloWDM.sys，目標驅動文件

• chapter01HelloWDM.inf，安裝配置文件

• chapter01-HelloWDM.cer，證書文件

5. 虛擬機配置

• 開啟測試簽名模式

• 提前開啟DebugView

• 將chapter01-HelloWDM.sys和chapter01HelloWDM.inf拷貝到虛擬機上

6. 安裝WDM驅動

1. 打開虛擬機的設備管理器點擊添加過時硬件

2. 選擇手動安裝，點擊下一步

3. 選擇顯示所有設備，點擊下一步

4. 點擊從磁盤安裝

5. 點擊瀏覽，選擇chapter01HelloWDM.inf文件，點擊確定

6. 點擊下一步

7. 成功安裝驅動

8. DebugView中可以看到調試信息

9. 設備管理器中可以看到我們安裝的驅動程序

9. 點擊我們的驅動程序，選擇卸載驅動，DebugView中可以看到卸載驅動的調試信息

注冊表創建服務加載NT驅動程序

1. 在Win7 64位虛擬機的注冊表HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services下添加新項目，例如HelloNTDriver，這個名稱就是服務的名稱。

2. 在這個項目下面添加如下子鍵：

• ImagePath為驅動程序的路徑，必須以\??\開頭，在這里我們使用第一文介紹過的NT驅動程序。

• Start為服務的啟動模式，3表示為按需要啟動服務。

• Type為1，表明此服務在內核模式下加載，是一個驅動程序。

• ErrorControl為1，表明加載出錯時彈出錯誤信息。

• DisplayName，可以自定義

1. 重啟虛擬機后，打開管理員權限的命令行工具，輸入net start HelloNTDriver即可加載驅動程序，輸入net stop HelloNTDriver即可卸載驅動程序。如果我們提前開啟DebugView工具，那么就可以在DebugView中看到調試信息。

編寫程序加載NT驅動程序

NT驅動程序的動態加載主要由服務控制管理程序（Service Control Manager, SCM）系統組件完成。加載和卸載NT驅動分為4個步驟：

1. 為NT驅動程序創建服務。

2. 開啟服務。

3. 關閉服務。

4. 刪除創建的服務。

加載NT驅動的代碼

char* pFullPathBuffer = NULL; 
 DWORD bufferSize = 256; 
DWORD fullPathSize = 0; 
SC_HANDLE hServiceManager = NULL; // 服務控制管理器句柄 
SC_HANDLE hDriverService = NULL; // 驅動服務句柄 // 獲取驅動程序文件全路徑 
pFullPathBuffer = new char[bufferSize]; ZeroMemory(pFullPathBuffer, bufferSize); fullPathSize = GetFullPathNameA(pDriverPath, bufferSize, pFullPathBuffer, NULL); if (fullPathSize > bufferSize) { delete[] pFullPathBuffer; pFullPathBuffer = NULL; pFullPathBuffer = new char[fullPathSize]; 
ZeroMemory(pFullPathBuffer, fullPathSize); 
GetFullPathNameA(pDriverPath, bufferSize, pFullPathBuffer, NULL); 
 } // 打開SCM管理器 // 需要管理員權限 
hServiceManager = OpenSCManagerA(NULL, NULL, SC_MANAGER_ALL_ACCESS); 
 if (NULL == hServiceManager) { bRet = false; 
printf("OpenSCManager Fail: %d\n", GetLastError()); goto SAFE_EXIT; } // 創建服務 
hDriverService = CreateServiceA( hServiceManager, pDriverName, pDriverName, SERVICE_ALL_ACCESS, SERVICE_KERNEL_DRIVER, SERVICE_DEMAND_START, SERVICE_ERROR_IGNORE, pFullPathBuffer, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL); 
if (NULL == hDriverService) { 
 dwRet = GetLastError(); 
if (dwRet != ERROR_IO_PENDING && dwRet != ERROR_SERVICE_EXISTS){ 
 printf("CreateService Fail: %d\n", dwRet); 
 bRet = false; goto SAFE_EXIT; 
 } 
 else { printf("Service Is Exist\n"); 
 } // 如果服務已經存在則打開服務 
 hDriverService = OpenServiceA(hServiceManager, pDriverName, SERVICE_ALL_ACCESS); 
 if (NULL == hDriverService) { 
 printf("Open Service Fail: %d\n", GetLastError()); 
 bRet = false; goto SAFE_EXIT; } 
 } // 啟動服務 
dwRet = StartServiceA(hDriverService, NULL, NULL); 
if (FALSE == dwRet) { dwRet = GetLastError(); 
 if (dwRet != ERROR_SERVICE_ALREADY_RUNNING) { 
 printf("Start Service Fail: %d\n", dwRet); bRet = false; goto SAFE_EXIT; 
 } printf("Service Had Been Started\n"); 
 } 
 bRet = true;SAFE_EXIT: if (NULL != hDriverService) { 
 
 CloseServiceHandle(hDriverService); hDriverService = NULL; 
 } 
if (NULL != hServiceManager) { 
CloseServiceHandle(hServiceManager); 
hServiceManager = NULL; 
} 
if (pFullPathBuffer != NULL) {
 delete[] pFullPathBuffer; pFullPathBuffer = NULL; 
 } return bRet;
 };

• 創建服務時需要填寫驅動程序文件的全路徑，所以我們在一開始先獲取驅動程序文件的全路徑。

• 創建服務時填寫的參數SERVICE_DEMAND_START，意思為需要時啟動我們的服務，也就是需要我們自己去啟動，也可以設置為開機啟動。

• 創建完成后我們就可以使用StartServiceA啟動服務。

卸載NT驅動的代碼

/// @brief 卸載NT驅動程序
/// 需要管理員權限, 否則會卸載失敗
/// @param[in] pDriverName 驅動程序名稱
/// @return 成功返回true, 失敗返回false
bool UnLoadNTDriver(const char* pDriverName)
{ 
bool bRet = true; DWORD dwRet = FALSE; 
SC_HANDLE hServiceManager = NULL; // 服務控制管理器句柄 
SC_HANDLE hDriverService = NULL; // 驅動服務句柄 
SERVICE_STATUS serviceStatus; // 打開SCM管理器 // 需要管理員權限 
 hServiceManager = OpenSCManagerA(NULL, NULL, SC_MANAGER_ALL_ACCESS); 
 if (NULL == hServiceManager) { 
 bRet = false; 
printf("OpenSCManager Fail: %d\n", GetLastError()); 
goto SAFE_EXIT; } // 打開服務 
hDriverService = OpenServiceA(hServiceManager, pDriverName, SERVICE_ALL_ACCESS); 
if (NULL == hDriverService) { 
printf("Open Service Fail: %d\n", GetLastError()); 
bRet = false; goto SAFE_EXIT; 
} // 停止服務 dwRet = ControlService(hDriverService, SERVICE_CONTROL_STOP, &serviceStatus); 
if (dwRet == FALSE) { 
printf("Control Service Stop Fail: %d\n", GetLastError()); } // 刪除服務 
 dwRet = DeleteService(hDriverService); 
 if (dwRet == FALSE) { 
printf("Delete Service Fail: %d\n", GetLastError()); }
SAFE_EXIT: if (NULL != hDriverService) { 
CloseServiceHandle(hDriverService); 
hDriverService = NULL; 
} 
if (NULL != hServiceManager) { 
CloseServiceHandle(hServiceManager); 
 hServiceManager = NULL; 
 } return bRet;
 }

測試驅動程序代碼

/// @brief 測試驅動程序
void TestNTDriver(){ 
HANDLE hDevice = CreateFileA( "\\\\.\\HelloNTDriver", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL); 
if (hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE) 
 printf("Open Device Fail\n"); 
else 
printf("Open Device Success\n"); CloseHandle(hDevice);}

• 將NT驅動程序代碼中創建的鏈接符號作為參數傳遞給CreateFile就可以打開設備對象，原來的鏈接符號格式為"\??\HelloNTDriver"，這里我們需要修改成"\\.\HelloNTDriver"。

• Win32程序和驅動程序的溝通都是通過這樣的方式，在前面的文章中我們已經對IRP_MJ_CREATE和IRP_MJ_CLOSE設置了派遣函數，CreateFile函數會觸發IRP_MJ_CREATE的排遣函數，CloseHandle函數會觸發IRP_MJ_CLOSE的排遣函數。

主程序代碼

int main(int argc, char** argv){ 
if (argc == 3) {
 bool bRet = false; 
 bRet = LoadNTDriver(argv[1], argv[2]); 
 if (bRet) 
 printf("Load NT Driver Success\n"); 
 else 
 printf("Load NT Driver Fail\n"); 
 system("pause"); 
 TestNTDriver(); 
 system("pause"); 
 bRet = UnLoadNTDriver(argv[1]); 
 if (bRet) 
 printf("UnLoad NT Driver Success\n"); 
 else 
 printf("UnLoad NT Driver Fail\n"); 
 } 
 system("pause"); 
 return 0;
 }

• 主程序接受兩個命令行參數，第一個為驅動程序的名稱（也用做服務名），第二個為驅動程序的路徑。

• 主程序先加載驅動，之后測試驅動，最后卸載驅動。

運行程序

編譯我們程序，將得到的可執行文件（LoadNTDriver.exe）和需要加載的NT驅動程序（chapter01-1.sys）放在虛擬機的相同目錄下，打開管理員權限的命令行工具，運行如下命令：

之后我們會在DebugView中看到如下的調試信息：

如果在卸載驅動前我們可以在注冊表HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services目錄下看到系統自動創建的HelloNTDriver項：