Windows驅(qū)動開發(fā)入門 !

搞Windows驅(qū)動開發(fā)是一件痛苦的事情，特別是初學(xué)Windows驅(qū)動開發(fā)。有的人覺得Windows驅(qū)動開發(fā)就是把開發(fā)包WDK下載下來，然后只要掌握了C/C++語言，接下來無非就是類庫調(diào)來調(diào)去，像調(diào)用MFC、QT之類的庫那樣，看著書和MSDN上的文檔來就行了。等真正接觸以后才發(fā)現(xiàn)根本不是那么一回事，痛苦源于以下幾點：

痛苦一：中文資料太少

講Windows驅(qū)動開發(fā)的，無論是中文書籍還是網(wǎng)上的中文資料，都很少，手把手從零到精通的更是不用說了。僅有的少量中文資料，有的還比較舊，講的是DDK、NT式驅(qū)動，新手拿著WDK8.1、WDK10面對Win8、Win10系統(tǒng)很難跟著學(xué)習(xí)，而且現(xiàn)在的WDK，在WDM上又出現(xiàn)了了WDF，而WDF又分KMDF(內(nèi)核模式驅(qū)動)和UMDF(用戶模式驅(qū)動)，對于UMDF(用戶模式驅(qū)動)中文資料就更少了。而且驅(qū)動開發(fā)不像應(yīng)用開發(fā)，需要先對操作系統(tǒng)原理有一定了解，不然遇到“I/O管理器”、“輸入輸出請求包”、“軟件中斷”、“符號鏈接”、”派遣函數(shù)“等名詞和概念都不知所云，是寸步難行的。

解決方法：

①其實MSDN上已經(jīng)提供了大量的文檔和示例程序，對KMDF、UMDF等進(jìn)行了詳細(xì)的講解，甚至還提供了手把手教你來的視頻教程，可惜它們都是英文的，對于我等英語不好的程序員來說真是坐車不買票——白搭。最近越來越覺得英語不好是阻礙一個程序員進(jìn)步最大的絆腳石，我們不談什么算法，不談什么數(shù)學(xué)功底了，首先要成為一個合格的碼農(nóng)，需要熟練使用各種編程語言和對應(yīng)的各種工具庫，而大部分的庫都只有英文文檔，不能流暢閱讀這些文檔的話，寸步難行。在成為了合格的碼農(nóng)，能熟練使用各種現(xiàn)成的工具庫搭積木般的開發(fā)出應(yīng)用程序后，才能去談各種算法，各種數(shù)學(xué)知識的代入，才能去談如何從一個碼農(nóng)升級為軟件工程師。顯然，當(dāng)前擺在我面前最迫切的問題是如何成為一個合格的碼農(nóng)，先養(yǎng)活自己，再去考慮如何為社會主義做貢獻(xiàn)，如何推動人類科技進(jìn)步。學(xué)習(xí)英語確實應(yīng)該趕快提上日程并立即執(zhí)行、堅持執(zhí)行了。英語好的人真的是把WDK拿來就像用MFC那樣輕松，看著文檔和示例程序，那些個API調(diào)來調(diào)去，一個完整的驅(qū)動程序就出來了。這不是吹牛，我之前在一家公司工作的時候，公司有個項目的一個模塊需要在Ring0上實現(xiàn)，需要編寫Windows內(nèi)核驅(qū)動，然而公司里沒有一個人會，于是老大將這個模塊交給了他的一個朋友去做。他的這個朋友是中國人，在美國微軟總部工作，英語水平怎么樣就不用說了，總之人家以前從來沒搞過驅(qū)動開發(fā)，看了文檔和示例代碼后，利用3天的業(yè)余時間就完成了這個模塊，拿到了15K RMB的報酬，著實讓人佩服，讓人羨慕。真的，學(xué)好英語，不說“聽說寫”，只要能流暢閱讀各種英文技術(shù)資料，完全是另一個世界，學(xué)什么、做什么都得心應(yīng)手。

MSDN上的驅(qū)動開發(fā)資料入口：https://msdn.microsoft.com/zh-cn/windows/hardware

MSDN上手把手教你來的視頻教程：https://msdn.microsoft.com/zh-cn/windows/hardware/gg454522

②抓住僅有的幾本中文書籍，細(xì)細(xì)研讀。關(guān)于Windows驅(qū)動開發(fā)的中文書籍大概有那么幾本：

《Windows驅(qū)動開發(fā)技術(shù)詳解》(強烈推薦先看這本)

《WindowsWDM設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)指南》(比較老了，2000年出版的，以win98、win2000為目標(biāo)系統(tǒng))

《Windows設(shè)備驅(qū)動程序WDF開發(fā)》(為數(shù)不多講WDF的)

《Windows 7設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)》(為數(shù)不多講WDF的，且比較新，這本書的英文版是2010年出版的，中文譯版是2012年出版的)

《竹林蹊徑：深入淺出windows驅(qū)動開發(fā)》

《寒江獨釣：Windows內(nèi)核安全編程》

《天書夜讀：從匯編語言到Windows內(nèi)核編程》

《Windows內(nèi)核安全與驅(qū)動開發(fā)》(是《天書夜讀》和《寒江獨釣》的合訂本以及升級版)

后面的這四本其實不太適合作為入門書籍，而適合作為進(jìn)階書籍，對一些基礎(chǔ)的概念和原理的講解沒有《Windows驅(qū)動開發(fā)技術(shù)詳解》那么多

痛苦二：開發(fā)工具鏈不好用

對于我等剛學(xué)編程時用的就是VisualStudio以及各種智能提示智能感知的插件，甚至還有代碼生成器的輔助的程序員來說，習(xí)慣了VisualStudio傻瓜化的一切，代碼可以自動生成，窗體應(yīng)用程序可以拖控件，甚至連網(wǎng)頁都能拖控件。很難接受只有文本編輯器和命令行工具的開發(fā)環(huán)境，很多時候連代碼編輯器不能智能提示都無法忍受，更不說手動調(diào)用cl.exe link.exe，寫起代碼來就像有一萬只螞蟻在身上爬。

在之前很長的一段時間里，VC6.0和VisualStudio里是沒有創(chuàng)建驅(qū)動項目的選項的，更沒有直接由IDE生成的HelloWorld，如果不想手動cl.exe link.exe，如果想在IDE中寫代碼，需要自己建一個空項目，然后手動配置編譯器指令、鏈接器指令、包含目錄、庫目錄等等，然后把書上的HelloWorld復(fù)制過來，然后可能還會遇到各種問題。生成好驅(qū)動程序文件后，還要手動拷貝到虛擬機中，借助工具或inf文件手動安裝，然后要改系統(tǒng)配置，進(jìn)入內(nèi)核調(diào)試模式，然后要設(shè)置調(diào)試接口，比如使用COM串口調(diào)試的話要在虛擬機上設(shè)置，把COM串口映射到主機的命名管道，然后還不能在VC中調(diào)試，只能用Windbg來調(diào)試。總之每修改一下代碼，需要手工進(jìn)行很多步驟才能開始調(diào)試，非常麻煩。而且即便照著網(wǎng)上或書上的步驟來配置，在不同的環(huán)境下也會遇到各種奇怪的問題，搞起來頗為頭疼。

解決方法：

①有個名為VisualDDK的第三方軟件，使得這個事情方便了很多。VisualDDK裝好后會給VisualStudio安裝一個插件，使得在VisualStudio中可以通過這個插件新建驅(qū)動項目，并且自帶HelloWorld，然后把VisualDDK Monitor裝到虛擬機中，兩邊配置一下，接下來只要在VisualStudio這邊生成驅(qū)動文件，VisualDDK會自動傳給虛擬機中的系統(tǒng)進(jìn)行安裝，并且可以直接在VisualStudio中下斷點調(diào)試了。不過這個軟件在安裝和配置過程中，也需要不少步驟，有時候也會出現(xiàn)一些配置不對的問題，偶爾也略感頭疼，且穩(wěn)定性和兼容性不是非常好。此方式適用于VisualStudio2010及以下版本，WDK7.1及以下版本。對于更高的版本，不建議用VisualDDK，因為可以繼續(xù)往下看，下面有更激動人心的辦法。

VisualDDK官網(wǎng)：http://visualddk.sysprogs.org/

VS2010+VMWare8+VisualDDK1.5.6配置教程：http://techird.blog.163.com/blog/static/1215640362011112385241568/

②激動人心的就是，從VisualStudio2012開始，從WDK8.0開始，微軟在里面整合了一套類似VisualDDK但比VisualDDK好用很多的工具。從那以后，開發(fā)Windows驅(qū)動程序就和開發(fā)Windows應(yīng)用程序一樣方便了，只需在虛擬機中安裝一個EXE，然后在VisualStudio中輸入它的IP、用戶名、密碼就OK了，接下來你只需新建一個WDK項目，點生成，VisualStudio會自動把驅(qū)動文件傳給虛擬機中的系統(tǒng)并自動安裝，然后點調(diào)試，就能在VisualStudio中單步調(diào)試了。是不是爽爆了，而且配置和設(shè)置都不復(fù)雜，MSDN上還有手把手教你配置的高清視頻教程!

具體可以看我寫的另一篇文章：

《Win8.1+VS2013+WDK8.1+VirtualBox or VMware驅(qū)動開發(fā)環(huán)境配置》：http://blog.csdn.net/charlessimonyi/article/details/50904956

痛苦三：沒有庫可用

假如有一天老板叫你開發(fā)一個軟件，允許你使用你擅長的任意一門語言，C/C++/C#/JAVA/Python等。但是附加了一個條件：不能使用任何第三方庫，不能使用標(biāo)準(zhǔn)庫!你有什么感想。What!標(biāo)準(zhǔn)庫都不能用?那還寫個毛。是的，沒錯，開發(fā)Windows驅(qū)動程序，幾乎什么庫都用不了，包括標(biāo)準(zhǔn)庫。因為我們平時常用的第三方庫或標(biāo)準(zhǔn)庫，它的實現(xiàn)其實都是調(diào)用系統(tǒng)API，在Windows上調(diào)用的是Window API，即uer32.dll、kernel32.dll、gdi32.dll等等提供的API函數(shù)。但是這些API函數(shù)屬于應(yīng)用層API，無法在驅(qū)動程序中使用，因為驅(qū)動程序跑在內(nèi)核層。所以只要一個庫的實現(xiàn)上調(diào)用了系統(tǒng)API，就無法在驅(qū)動程序中使用。少數(shù)庫還是可以使用的，比如math.h中的各種數(shù)值計算函數(shù)。不過僅剩的可用的庫太少了，很多時候你都需要從新發(fā)明輪子。甚至連C語言中的malloc、free，C++中的new、delete，你都需要自己去實現(xiàn)。

解決方法：

①自己發(fā)明輪子就自己發(fā)明輪子，雖然沒有現(xiàn)成庫可用，但有內(nèi)核層下的系統(tǒng)API可用，很多和應(yīng)用層的API很相似，你想要的功能基本都可以通過這些API實現(xiàn)。

②咬咬牙，把苦水往肚子里咽。搞驅(qū)動開發(fā)的人很少，苦盡甘(qian)來