Регистрация Вход
Библиотека /
Поиск по библиотекеМоя библиотекаИскать книгу(обмен)

Даниель А.Нортон. Драйверы устройств в системе WINDOWS

Даниель А.Нортон. Драйверы устройств в системе WINDOWS


--------------------------------------------------------------- Date: 14 Apr 1997 From: Kazennov Vladimir Перевод Владимира Казеннова --------------------------------------------------------------- Драйверы устройств, как правило, - наиболее критическая часть программного обеспечения компьютеров. По иронии судьбы это также и наиболее скрытая часть разработки программного обеспечения. Драйверы устройств системы Windows фирмы Microsoft не являются исключением. Если вы когда-либо писали обычное приложение в системе Windows, то вам известно, что требуется определенное количество скрытых способов, чтобы приложение работало надежно. Как подмножество приложений Windows, драйверы устройств системы Windows следуют этому же правилу. В данной статье автор рассматривает работающий драйвер устройства, который обеспечивает доступ к портам ввода-вывода и обрабатывает прерывания, и виртуальный драйвер устройства (VxD), который имитирует технические средства. Предполагается, что читатель знает основы программирования в системе Windows, включая библиотеки динамической связи (dynamic link libraries - DLLs).

Устройство


Рассматриваемое устройство - это не часть технических средств, которая была разработана, чтобы продемонстрировать, как писать драйвер устройства в системе Windows. Скорее, это виртуальное устройство, полностью реализованное в программном обеспечении. Программа-пример выполняется только с виртуальным устройством, которое автор определил работая с системой Windows в расширенном режиме (Enhanced mode) процессора 386, и при условии, что установлен виртуальный драйвер устройства (VxD). Далее в статье более детально будет описан исходный код для этого устройства. На данный момент следует знать, что устройство имеет два порта: порт состояния и порт управления, оба на одном и том же адресе. На рис. 1 показаны биты, используемые в порте состояния. Бит 2 указывает, что имела место ошибка устройства, бит 1 показывает, что запрос на прерывание является отложенным, а бит 0 указывает, что устройство занято. Бит 7 говорит о том, что устройство есть в наличии. В этом случае данный бит равен нулю. Если же устройство не установлено или к нему нет доступа, то бит принимает значение, равное 1. +--------------------------------------------------------+ | 7 6...3 2 1 0 | +---------+-------------------+---------+-------+--------+ | PRESENT | | ERROR | IRQ | BUSY | +---------+-------------------+---------+-------+--------+ PRESENT - устройство есть в наличии; ERROR - произошла ошибка устройства; IRQ - прерывание отложено; BUSY - устройство занято. (Остальные биты игнорируются для дальнейшей совместимости.) Рис. 1. Биты порта состояния устройства На рис. 2 показаны биты, используемые в порте управления. Бит 1 указывает устройству, что ЦПУ закончило обработку прерывания. Бит 0 показывает, что устройство может начать обработку ввода-вывода. (В данный момент не следует заострять внимание на том, что фактически устройство делает. Вместо этого, необходимо уделить внимание тому, как написать драйвер для такого устройства, которое обеспечивает аппаратные прерывания.) +--------------------------------------------------------+ | 7...2 1 0 | +---------------------------------------+-------+--------+ | 1 1 1 1 1 1 | EOI | START | +---------------------------------------+-------+--------+ EOI - сигнал для устройства, подтверждающий прием прерывания; START - сигнал для устройства начинать пересылку ввода-вывода. (Остальные биты должны быть установлены в 1 для дальнейшей совместимости.) Рис. 2. Биты порта управления устройства

Драйвер устройства в системе MS-DOS


На листинге 1 показана программа dostest.asm, представляющая собой обычный драйвер устройства для системы MS-DOS, который общается с устройством. Несмотря на простоту и малый размер данная программа содержит основные компоненты драйвера устройства, который обрабатывает прерывания. _____________________________________________________________________ page ,132 ; masm tisr ; >err .286p .xlist include ..\..\include\bogus.inc .list Words struc LoWord dw ? HiWord dw ? Words ends EOI equ 020h ; команда EOI для контроллера PIC INTA00 equ 020h ; управление главным контроллером PIC INTA01 equ 021h ; регистр маски главного контроллера PIC INT_MASTER_0 equ 08h ;номер INT главн. контроллера PIC INTB00 equ 0A0h ; управление подчиненным контроллером PIC INTB01 equ 0A1h ;регистр маски подчиненного контроллера PIC INT_SLAVE_0 EQU 70h ; номер INT подчиненного контроллера PIC ; ; Установить переменные для нашего номера прерывания ; ife (FAKE_IRQ GE 8) INT_DEV equ (INT_MASTER_0+(FAKE_IRQ AND 7)) PIC00 equ INTA00 PIC01 equ INTA01 else INT_DEV equ (INT_SLAVE_0+(FAKE_IRQ AND 7)) INT_MASK equ 1 SHL (FAKE_IRQ AND 7) PIC00 equ INTB00 PIC01 equ INTB01 endif page CONST SEGMENT DWORD PUBLIC 'DATA' sdNoBogus db 'I do not see the bogus device.',Odh,Oah,'$' sdPrompt db Odh,Oah,'S)tart, or Q)uit: ','$' sdCRLF db Odh,Oah,'$' sdDot db '.','$' CONST ENDS DATA SEGMENT DWORD PUBLIC 'DATA' dwCount1 dw 0 dwCount2 dw 0 lpPrevISR dd 0 ; адрес предыдущей программы ISR fStopping db 0 ; значение TRUE при завершении DATA ENDS STACK SEGMENT DWORD STACK 'STACK' db 512 dup (?) STACK ENDS DGroup GROUP CONST,DATA,STACK page ;IP IntSvcRtn - The Interrupt Service Routine (Программа обслуживания ; прерывания) ; WARNINGS (предупреждения) ; ; NOTES (примечания) ; Данная программа ISR увеличивает счетчик прерываний (dwCount1) ; и заново маскирует устройство. ; ; Если установлен флаг "fStopping", устройство не маскируется заново. ; FIXED_TEXT SEGMENT PARA PUBLIC 'CODE' segData1 dw DGroup assume CS:FIXED_TEXT,DS:NOTHING IntSvcRtn proc far push ax push dx push ds mov ds,segDatal assume ds:DGroup inc dwCount1 mov al,NOT FAKE_CTL_EOI mov dx,FAKE_PORT out dx,al ; послать EOI устройству mov al,EOI out PIC00,al ; послать EOI контроллеру PIC ife (PIC00 EQ INTA00) out INTA00,al ; послать EOI главн. контроллеру PIC также endif cmp fStopping,0 ; существует? jnz isr9 ; если да, то не нужен перезапуск mov al,NOT FAKE_CTL_START mov dx,FAKE_PORT out dx,al ; перезапуск ввода-вывода isr9: pop ds assume ds:NOTHING pop dx pop ax iret IntSvcRtn endp FIXED_TEXT ENDS page ;IP_main - точка входа в программу ; NOTES (примечания) ; Драйвер устройства выдает для пользователя приглашение: ;S)tart(начать) или Q)uit(выйти). Если пользователь нажимает S, ;программа разрешает прерывания и вооружает устройство, печатая точку ;каждый раз, как устройство прерывается. ; _TEXT SEGMENT PARA PUBLIC 'CODE' segData2 dw DGroup segfixed dw FIXED_TEXT assume cs:_TEXT,ds:NOTHING _main label far mov ds,segData2 ;инициализируется сегмент данных по умолчанию assume ds:DGroup mov dx,FAKE_PORT in al,dx ; присутствует ли фиктивное устройство? or al,al jns m10 ;пропустить, если да mov dx,OFFSET DGroup:sdNoBogus mov ah,9 int 21h ; в противном случае печатать сообщение об ошибке mov ax,4C01h int 21h ; и выйти из системы m10: mov ax,3500h+INT_DEV cli int 21h ; запросить текущую программу ISR mov lpPrevISR.LoWord,bx mov lpPrevISR.HiWord,es ; сохранить ее mov dx,OFFSET FIXED_TEXT:IntSvcRtn push ds mov ds,segFixed assume ds:NOTHING mov ax,2500h+INT_DEV int 21h ; установить нашу программу ISR pop ds assume ds:DGroup sti mov dx,OFFSET DGroup:sdPrompt mov ax,9 int 21h ; S)tart или Q)uit ml1: mov dl,0PFh mov ah,6 int 21h ; читать с консоли, не ожидая jz ml3 or al,40h cmp al,'q' je ml8 ; пропустить, если нажато "Q" cmp al,'s' jne ml3 ; пропустить, если не нажато "S" cli in al,PIC01 ; размаскировать прерывание and al,NOT INT_MASK out PIC01,al sti mov al,NOT FAKE_CTL_START mov dx,FAKE_PORT out dx,al ; начать ввод-вывод с устройства ml3: mov ax,dwCount1 cmp ax,dwCount2 je ml4 ; пропустить, если счетчик прерываний не изменился mov dwCount2,ax mov dx,OFFSET DGroup:sdDot mov ah,9 int 21,h ;в противном случае выдать точку ml4: jmp ml1 ; цикл ml8: mov fStopping,1 ; указание для программы ISR завершить работу mov dx,FAKE_PORT ml9: in al,dx rcr al,1 jnc ml9 ; цикл, если занято cli in al,PIC01 or al,INT_MASK out PIC01,al ; маскировать уровень прерывания sti push ds lds dx,lpPrevISR assume ds:NOTHING mov ax,2500h+INT_DEV int 21h ; восстановить предыдущую программу ISR pop ds assume ds:DGroup mov ax,4C00h int 21h ; выход _TEXT ENDS end_main ; Конец файла _____________________________________________________________________

Листинг 1. Программа dostest.asm


Драйвер устройства начинает работу с проверки старшего бита порта состояния, чтобы убедиться в наличии устройства. Затем он устанавливает связь с вектором прерывания MS-DOS для прерывания 11. Драйвер сохраняет предыдущее значение, хранимое в этом векторе, так чтобы можно было заменить значение, если программа существует. Далее драйвер устройства выдает приглашение для пользователя : Start(начать) или Quit(выйти). Если пользователь нажимает S, программа начинает пересылку ввода-вывода. Если пользователь нажимает Q, то программа отключает устройство, восстанавливает вектор прерывания и завершается. Чтобы начать операцию ввода-вывода, драйвер MS-DOS сначада размаскирует программируемый контроллер прерываний (programmable interrupt controller - PIC) для уровня прерывания устройства (в примере прерывание 11). Затем драйвер начинает операцию ввода-вывода для устройства путем записи 1 в бит 0 порта управления. Так как прерывания включены, то при возникновении прерываний на устройстве получит управление программа обслуживания прерываний (interrupt service routine - ISR). Если происходит прерывание на устройстве, то программа ISR подтверждает прием прерывания, посылая значение EOI устройству (т.е. записывая 1 в бит 1 порта управления устройства) и контроллеру PIC. Если программа, выполняющая ввод-вывод, существует, то программа ISR выполняется. В противном случае программа ISR осуществляет инициализацию пересылки ввода-вывода вновь, записывая 1 в бит 0 порта управления устройства. Итак, программа ISR возобновляет ввод-вывод всякий раз, когда происходит прерывание, таким образом устройство непрерывно выполняет операцию ввода-вывода. Кроме обеспечения непрерывного ввода-вывода программа ISR увеличивает счетчик (dwCount1) всякий раз, когда обрабатывает прерывание. В процессе выполнения ввода-вывода программа следит за счетчиком прерываний, отображает точку (".") для каждой законченной пересылки ввода-вывода и продолжает сканировать клавиатуру, чтобы определить, хочет ли пользователь остановить пересылку. Чтобы завершить программу, пользователь нажимает клавишу Q. Программа устанавливает флаг, который информирует программу ISR о том, что следует остановить обработку. После того, как операция ввода-вывода остановлена, программа маскирует уровень прерывания в контроллере PIC и восстанавливает вектор прерывания.

Драйвер устройства в системе Windows


Чрезвычайно тривиальный драйвер устройства MS-DOS, описанный в предыдущем разделе, по существу довольно сложно реализовать в системе Windows. При написании драйвера устройства в системе Windows, обрабатывающего прерывания, необходимо использовать архитектуру, отличную от той, которая была использована для драйвера MS-DOS. В частности, необходимо отделить компоненту обработки прерывания от компоненты приложения. Вместо единственной программы, управляющей как программой ISR, так и интерфейсом пользователя, как сделано в системе MS-DOS, в системе Windows необходимо выделить эти функции в отдельные программные модули, называемые библиотекой динамической связи (DLL) и интерфейсом прикладных программ (Application Program Interface - API).

Библиотека DLL для драйвера


При написании приложений в системе Windows обычно в программном модуле имеют дело только с двумя типами сегментов: перемещаемым (moveable) и выгружаемым (discardable). Сегменты данных программы являются перемещаемыми, т.е. их линейные адреса в памяти могут изменяться, когда программе управления памятью системы Windows требуется организовать память. Селектор (selector) и смещение, используемые для доступа к определенной ячейке памяти, остаются фиксированными, но под схемой селектор-смещение система Windows может перемещать фактические данные в линейной памяти. Сегменты программ-кодов также перемещаемые, но имеют дополнительный атрибут - выгружаемые. Их содержимое может быть выгружено полностью, а при необходимости загружено с диска, так как нельзя писать и (или) модифицировать информацию в сегменте программы-кода. Если при обращении к сегменту из программы Windows, он оказался выгруженным, программа управления памятью системы Windows автоматически обратится к диску и прочитает ранее выгруженный сегмент. Итак, каким образом это обстоятельство влияет на код для программы ISR? Так как прерывание может произойти в любое время, а код ISR может оказаться выгруженным, то возникнет проблема загрузить код в память, если фиксируется прерывание. Вместо этого, можно описать сегмент как FIXED (фиксированный), а не как MOVEABLE (перемещаемый) или DISCARDABLE (выгружаемый). Сегмент с атрибутом FIXED будет оставаться в единственном месте линейной памяти и не будет выгружаться, даже если он содержит код. В этом случае, если произойдет прерывание, код будет доступен и готов к выполнению. Однако следует отметить один малоизвестный факт, а именно: в системе Windows только те сегменты будут считаться FIXED, которые были описаны в библиотеке DLL. Сегмент FIXED в обычном программном модуле будет рассматриваться как MOVEABLE. Таким образом в системе Windows нельзя будет поместить программу ISR в обычный программный модуль. Вместо этого ее необходимо поместить в библиотеку DLL. Листинг 2 представляет исходный код bogusa.asm на ассемблере для библиотеки DLL, который содержит программу ISR и может выполняться в окружении Windows. Программа IntSvcRtn очень похожа на свой дубликат, работающий в системе MS-DOS. Однако кроме увеличения переменной- счетчика данная программа ISR также записывает в очередь сообщение Windows. Чтобы избежать переполнения очереди, запись сообщения производится только в случае, когда переменная-счетчик wCount изменяет значение от 0 к 1. Функция обнуления счетчика wCount после того, как закончена обработка сообщения, передана высокоуровневой программе системы Windows. С первого взгляда все эти рассуждения кажутся простыми, однако обработка прерываний в системе Windows совсем не так проста, как в системе MS-DOS. _____________________________________________________________________ page ,132 ; masm tisr ; >err .286p .xlist include bogus.inc include pic.h .list WM_COMMAND =0111h EXTRN POSTMESSAGE:FAR Words struc LoWord dw ? HiWord dw ? Words ends ; ; Установить переменные для нашего номера прерывания ; ife (FAKE_IRQ GE 8) INT_DEV equ (INT_MASTER_0+(FAKE_IRQ AND 7)) PIC00 equ INTA00 PIC01 equ INTA01 else INT_DEV equ (INT_SLAVE_0+(FAKE_IRQ AND 7)) INT_MASK equ 1 SHL (FAKE_IRQ AND 7)) PIC00 equ INTB00 PIC01 equ INTB01 endif page FIXED_DATA SEGMENT DWORD PUBLIC 'DATA' PUBLIC _hWndEvent,_wParamEvent,_wCount _hWndEvent label word hWndEvent dw 0 ; Окно для постирования событий _wParamEvent label word wParamEvent dw 0 ; Значение wParam для постирования _wCount label word wCount dw 0 ; Счетчик необработанных прерываний FIXED_DATA ENDS page ; IP IntSvcRtn - программа обслуживания прерываний ; ; WARNINGS (Предупреждения) ; ; NOTES (Примечания) ; Данная программа ISR увеличивает счетчик прерываний и заново ; маскирует устройство. ; Если предыдущее значение счетчика было равно 0, то записывается ; сообщение ; Если установлен флаг "fStopping", устройство не маскируется заново. ; FIXED_TEXT SEGMENT PARA PUBLIC 'CODE' selData1 dw FIXED_DATA assume CS:FIXED_TEXT,DS:NOTHING PUBLIC _IntSvcRtn _IntSvcRtn label far IntSvcRtn proc far push ax push dx push ds mov ds,selDatal assume ds:FIXED_DATA inc wCount mov al,NOT FAKE_CTL_EOI mov dx,FAKE_PORT out dx,al ; посылаем устройству EOI mov al,EOI out PIC00,al ; посылаем EOI контроллеру PIC ife (PIC00 EQ INTA00) out INTA00,al ; посылаем EOI также главному контроллеру PIC endif cmp hWndEvent,0 ; завершать? jz isr9 ; если да, то не делаем перезапуска и ; постирования cmp wCount,1 ; требуется постирование? jne isr8 ; пропускаем, если нет push bx ; сохраняем оставшиеся регистры push cx push es push hWndEvent push WM_COMMAND push wParamEvent push 0 ; lParam равно 0 push 0 call POSTMESSAGE ; регистрируем событие pop es pop cx pop bx isr8: mov al,NOT FAKE_CTL_START mov dx,FAKE_PORT out dx,al ; возобновляем ввод-вывод isr9: pop ds assume ds:NOTHING pop dx pop ax iret IntSvcRtn endp ; требуется программе AllocIntReflector PUBLIC _BogusCallback _BogusCallback label far BogusCallback proc far pushf call IntSvcRtn ret BogusCallback endp FIXED_TEXT ENDS end ; конец файла _____________________________________________________________________

Листинг 2. Программа bogusa.asm


Драйверный интерфейс API


Кроме отдельного программного модуля для программы ISR (в форме библиотеки DLL системы Windows), для работы драйвера необходим также программный модуль пользовательского интерфейса, называемый интерфейс API. На листинге 3 приведена программа bogus.h, представляющая собой пример интерфейса API. Эта программа содержит 4 точки входа в библиотеку DLL. _____________________________________________________________________ #ifndef EXPORT #define EXPORT #endif extern int EXPORT FAR PASCAL BogusCheck(void) ; extern void EXPORT FAR PASCAL BogusStart(HWND hWnd,WPARAM wParam) ; extern int EXPORT FAR PASCAL BogusGetEvent(void) ; extern void EXPORT FAR PASCAL BogusStop(void) ; /* Конец файла */ ______________________________________________________________________ Листинг 3. Программа bogus.h. В точке входа BogusCheck просто проверяется наличие устройства. Программа возвращает значение TRUE, если устройство обнаружено (бит 7 порта состояния), и значение FALSE в противном случае. Точки входа BogusStart и BogusStop начинают и завершают работу устройства. Кроме того, точка входа BogusStart разрешает прерывания и обеспечивает связь с аппаратным прерыванием, а точка входа BogusStop выключает прерывания устройства и восстанавливает аппаратное прерывание. Точка входа BogusGetEvent возвращает количество прерываний, обработанных со времени первого старта устройства, либо со времени последнего вызова точки входа BogusGetEvent. (Точка входа BogusGetEvent обнуляет счетчик прерываний при каждом ее вызове.)

Прерывания при стандартном режиме работы системы Windows


При написании драйвера, который будет выполняться в стандартном режиме работы системы Windows, необходимо учитывать возможность появления прерывания, когда процессор работает в реальном режиме. Даже если работают только приложения системы Windows, а не приложения системы MS-DOS, процессор часто переключается из реального в защищенный режим. Так как система Windows 3.1 не является операционной системой, а скорее представляет собой окружение пользовательского интерфейса, она возлагает выполнение определенного количества основных функций, включая функцию ввода-вывода файлов, на операционную систему (а именно MS-DOS). Поэтому когда приложение системы Windows выполняет функцию MS-DOS ввода-вывода файла и процессор при этом работает в реальном режиме, устройство может прерывать ЦПУ. По умолчанию, если библиотека DLL обеспечила связь с прерыванием, то система Windows переключит ЦПУ в защищенный режим для обработки прерывания и, как только программа ISR завершит работу, переключит ЦПУ обратно в реальный режим для продолжения выполнения функций системы MS-DOS. Хотя это в меньшей мере относится к ЦПУ 80386, переключение процессора из защищенного режима в реальный режим, например на процессоре 80286, создает огромные накладные расходы, требующие контролируемого сброса ЦПУ, который выполняется в течении миллисекунд. Если необходимо ускорить среднее время ответа, нужно предотвратить переключение процессора в защищенный режим, если он получает прерывание, работая в реальном режиме. Обеспечение связи с вектором прерывания в защищенном режиме из библиотеки DLL системы Windows - тривиально, что и показано в программе SetPMVector, представленной в листинге 4 (программа bogus.c). Установление связи с вектором производится таким же способом, как и в системе MS-DOS, - с помощью функции setvector системы MS-DOS. Однако в отличие от вызова в системе MS-DOS, в системе Windows при обращении к функции передаются селектор и смещение, а не сегмент и смещение. Ядро системы Windows следит за всем. Функции следует передать нормальный селектор и смещение (натуральный указатель far для системы Windows), а не сегмент и смещение (натуральный указатель far для системы MS-DOS). Однако, как уже упоминалось, установления связи с вектором прерывания в защищенном режиме недостаточно. Необходимо также обеспечить связь с вектором прерывания в реальном режиме, а это не тривиальная задача. ______________________________________________________________________ /*EM BOGUS.C - Драйвер фиктивного устройства библиотеки DLL * * SUMMARY (Резюме) * Базовые функции LibMain, WEP * * COMMENTS (Комментарии) * * WARNINGS (Предупреждения) * */ #include #include "bogusa.h" #include "pic.h" #include "dpmi.h" #define EXPORT _export _loadds #include "bogus.h" #define FAKE_PORT 0x141 /* Уровень фиктивности (bogosity) - 9.4 */ #define FAKE_IRQ 11 /* Уровень фиктивности (bogosity) - 9.8 */ #define FAKE_CTL_START 0x01 /* команда "начать" фиктивного порта (устанавливается в нуль) */ #define FAKE_CTL_EOI 0x02 /* EOI фиктивного порта */ #define FAKE_STAT_BUSY 0x01 /* индикация занятости фиктивного порта (zero=>busy) */ #define FAKE_STAT_IRQ 0x02 /* IRQ фиктивного порта (zero=>IRQ) */ #define FAKE_STAT_ERROR 0x04 /* ошибка ввода-вывода (zero=>error) (сбрасывается при чтении) */ /* Установить переменные для нашего номера прерывания */ #if (FAKE_IRQ<8) #define INT_DEV (INT_MASTER_0+(FAKE_IRQ & 7)) #define PIC00 INTA00 #define PIC01 INTA01 #else #define INT_DEV (INT_SLAVE_0+(FAKE_IRQ & 7)) #define PIC00 INTB00 #define PIC01 INTB01 #endif #define INT_MASK (1 << (FAKE_IRQ & 7)) BOOL FAR PASCAL LibMain(HANDLE hInstance /* обработчик библиотечного экземпляра*/ ,WORD wDataSeg /* сегмент данных по умолчанию */ ,WORD cbHeap /* размер динамической области по умолчанию */ ,LPSTR lpszCmdLine) ; /* командная строка */ int FAR PASCAL WEP(int fSystemExit) ; #pragma alloc_text(INIT_TEXT,LibMain) /* держать вместе с LIBENTRY.ASM */ #pragma alloc_text(FIXED_TEXT,WEP) HANDLE hLibInstance ; FARPROC lpfnPrevISR ; /* Сохраненная предыдущая программа ISR*/ DWORD lpfnPrevRMISR ; /* Сохраненная предыдущая программа ISR реального режима*/ HANDLE hReflector ; DWORD DPMI_AllocateRMCallback(FARPROC lpfnCallback, _RMCS FAR *lpRMCS) { DWORD dwRet ; _asm { push ds lds si,lpfnCallback les di,lpRMCS mov ax,DPMI_ALLOCRMC int IVEC_DPMI pop ds jc lbl1 mov word ptr dwRet,dx ; возврат адреса обратного вызова mov word ptr dwRet+2,cx jmp short lbl2 lbl1: mov word ptr dwRet,ax ; код ошибки в регистре ax mov word ptr dwRet+2,0 ; возвратить seg=0,если произошла ошибка lbl2: } return dwRet ; } DWORD DPMI_FreeRMCallback(FARPROC lpfnCallback) { DWORD wRet ; _asm { mov dx,word ptr lpfnCallback mov cx,word ptr lpfnCallback+2 mov ax,DPMI_FREERMC int IVEC_DPMI jc lbl1 xor ax,ax lbl1: mov wRet,ax } return wRet ; } DWORD DPMI_GetRMVector(int iVector) { DWORD dwRet ; _asm { mov ax,DPMI_GETRMVEC mov bl,byte ptr iVector int 31h mov word ptr dwRet,dx mov word ptr dwRet+2,cx } return dwRet ; } void DPMI_SetRMVector(int iVector, DWORD lpfnRMISR) { _asm { mov ax,DPMI_SETRMVEC mov bl,byte ptr iVector mov dx,word ptr lpfnRMISR mov cx,word ptr lpfnRMISR+2 int 31h } } FARPROC GetPMVector(int iVector) { FARPROC dwRet ; _asm { mov bl,byte ptr iVector mov ah,35h int 21h mov word ptr dwRet,bx mov word ptr dwRet+2,es ; Сохранить } return dwRet ; } void SetPMVector(int iVector, FARPROC lpfnISR) { _asm { push ds lds dx,lpfnISR mov al,byte ptr iVector mov ah,25h int 21h ; Установить нашу программу ISR pop ds } } HANDLE AllocIntReflector(int iVector, FARPROC lpfnCallback) { DWORD dwDosMem ; LPSTR lpLowRMISR ; DWORD lpfnRMCallback ; _RMCS FAR *lpSaveRegs ; /* Распределить память DOS для программы обслуживания прерывания ISR, *работающей в реальном режиме */ dwDosMem = GlobalDosAlloc(16 + sizeof (int) + sizeof (_RMCS) ; if (dwDosMem == 0) return 0; lpLowRMISR = (LPSTR) MAKELONG(0,LOWORD(dwDosMem)) ; lpSaveRegs = (_RMCS FAR *) (&lpLowRMISR[16]) ; /* Распределить обратный вызов (callback), работающий в реальном * режиме */ lpfnRMCallback = DPMI_AllocateRMCallback((FARPROC)lpfnCallback, lpSaveRegs) ; if (HIWORD((DWORD)lpfnRMCallback == 0) { GlobalDosFree(LOWORD(dwDosMem)) ; return 0; } /* Сгенерировать код в нижних адресах памяти (только 6 байтов)*/ lpLowRMISR[0] = 0x9A ; /* Вызов указателя на FAR */ *((DWORD FAR *)&(lpLowRMISR[1])) = lpfnRMCallback ; lpLowRMISR[5] = 0xCF ; /*IRET */ *((int FAR *)&(lpLowRMISR[6])) = iVector ; /* Установить связь с вектором прерываний реального режима */ DPMI_SetRMVector(iVector,MAKELONG(0,HIWORD(dwDosMem))) ; return (HANDLE) LOWORD(dwDosMem) ; /* возврат обработчика-отражателя */ } void FreeIntReflector(HANDLE hReflector) { LPSTR lpLowRMISR ; DWORD lpfnRMCallback ; /* Получить адрес нижнего ISR в защищенном режиме */ lpLowRMISR = (LPSTR)MAKELONG(0,(WORD)hReflector) ; /* Следует убедиться, что это отражатель */ if ((lpLowRMISR[0] != 0x9A) || (lpLowRMISR[5] != 0xCF)) return ; /* выход, если не отражатель */ /* Выбрать адрес обратного вызова и освободить обратный вызов */ lpfnRMCallback = *((DWORD FAR *)&((lpLowRMISR[1])) ; DPMI_FreeRMCallback(lpfnRMCallback) ; /* Освободить программу обслуживания прерываний реального режима*/ GlobalDosFree((WORD)hReflector) ; } /*XP< LibMain - основная библиотечная точка входа */ * * ENTRY (вход) * * EXIT (выход) * * RETURNS (возврат) * Если инициализация завершается успешно принимает значение, равное * TRUE, в противном случае - FALSE * * WARNINGS (предупреждения) * * CALLS (вызовы) * * NOTES (примечание) * Настоящая библиотечная точка входа находится в ассемблерном модуле * LIBENTRY.ASM, а в данную точку просто передается управление * */ BOOL FAR PASCAL LibMain(HANDLE hInstance /* обработчик библиотечного экземпляра*/ ,WORD wDataSeg /* сегмент данных по умолчанию */ ,WORD cbHeap /* размер динамической области по умолчанию */ ,LPSTR lpszCmdLine) ; /* командная строка */ /*>*/ { lpszCmdLine = lpszCmdLine ; /* Избегать предупреждения -W4 */ wDataSeg = wDataSeg ; cbHeap = cbHeap ; hInstance = hInstance ; /* Это может понадобиться позже для доступа к ресурсам из нашего *исполнительного модуля */ return TRUE ; } /*XP< WEP - процедура выхода в системе Windows */ * * ENTRY (вход) * fSystemExit указывает на завершение сессии в системе Windows. В * противном случае происходит только разгрузка данной библиотеки DLL. * RETURNS (возврат) * Всегда возвращается значение 1 * * WARNINGS (предупреждения) * Из-за ошибок в системе Windows 3.0 и более ранних версиях (а * возможно и в более поздних версиях) данная функция должна быть *помещена в фиксированный сегмент. Эти же ошибки приводят к тому, что * значение DS сомнительно, а поэтому нельзя его использовать (также * как и любые статические данные). * * В любом случае, несомненно не надо ничего делать в этой точке. * * CALLS (вызовы) * Нет * NOTES (примечания) * Это стандартная процедура выхода DLL. * */ int FAR PASCAL WEP(int fSystemExit) /*>*/ { fSystemExit = fSystemExit /* Избегать предупреждения -W4 */ return 1 ; /* всегда указывает на успешное завершение */ } int EXPORT FAR PASCAL BogusCheck(void) { BYTE bPortVal ; _asm { mov dx,FAKE_PORT in al,dx ; Присутсвует фиктивное устройство ? mov bPortVal,al } return ((bPortVal & 0x80) == 0) ; /* Возвращает значение TRUE, если устройство присутствует */ } void EXPORT FAR PASCAL BogusStart(HWND hWnd, WPARAM wParam) { wParamEvent = wParam ; hWndEvent = hWnd ; if (!lpfnPrevISR) { /* Сохранить предыдущую программу ISR и загрузить новую */ _asm cli lpfnPrevISR = GetPMVector(INT_DEV) ; SetPMVector(INT_DEV,(FARPROC)IntSvcRtn) ; _asm sti /* Сохранить предыдущую программу ISR реального режима и *отразить на новую */ lpfnPrevRMISR = DPMI_GetRMVector(INT_DEV) ; hReflector = AllocIntReflector(INT_DEV,(FARPROC)BogusCallback) ; /* Разрешить прерывание и начать операцию ввода-вывода на *устройстве */ _asm { cli in al,PIC01 ; разрешить прерывание and al,NOT INT_MASK out PIC01,al sti mov al,NOT FAKE_CTL_START mov dx,FAKE_PORT out dx,al ;начать операцию ввода-вывода на устройстве } } } int EXPORT FAR PASCAL BogusGetEvent(void) { WORD wCountRet ; _asm { mov ax,SEG wCount mov es,ax xor ax,ax xchg ax,es:wCount ;получить счетчик, установить в нуль mov wCountRet,ax } return wCountRet ; } void EXPORT FAR PASCAL BogusStop(void) { hWndEvent - 0x0000 ; /*команда для ISR "завершить работу"*/ if (!lpfnPrevISR) return ; /* возвратиться, если программа не стартовала */ _asm { mov dx,FAKE_PORT l1: in al,dx rcr al,1 jnc l1 ; цикл, если занято cli in al,PIC01 or al,INT_MASK out PIC01,al ; маскировать уровень прерывания sti } DPMI_SetRMVector(INT_DEV, lpfnPrevRMISR) ; /* Восстановить вектор реального режима */ FreeIntReflector(hReflector) ; /* Освободить отражатель */ SetPMVector(INT_DEV, lpfnPrevISR) ; /* Восстановить вектор защищенного режима */ lpfnPrevISR = NULL ; } /* конец файла*/ _____________________________________________________________________

Листинг 4. Программа bogus.c


Интерфейс системы MS-DOS для защищенного режима


Чтобы установить связь с вектором реального режима из кода системы Windows защищенного режима, необходимо работать с интерфейсом системы MS-DOS для защищенного режима (MS-DOS Protected Mode Interface - DPMI). (Текущая версия DPMI представляет собой уровень 1.0, но система Windows наиболее полно реализует только уровень 0.9. Некоторые функции уровня 1.0 реализованы в системе Windows 3.1.) Функция DPMI_SetRMVector вызывает интерфейс DPMI, чтобы установить вектор реального режима. Можно видеть, что интерфейс DPMI взаимодействует через регистры (регистр AX содержит функциональный код) и INT31h. Автор включил высокоуровневый интерфейс в данную и другие функции DPMI (доступен только на диске кодов или в интерактивном режиме), чтобы можно было иметь доступ к интерфейсу DPMI из языка Си и выделил код, написанный на языке ассемблер, на случай, если возникнет необходимость использовать что-то отличное от компилятора Си фирмы Microsoft. Функция DPMI_AllocateRMCallback вызывает интерфейс DPMI, чтобы распределить обратный вызов (callback), представляющий собой адрес, вызываемый из реального режима, который передает управление коду защищенного режима. Например, программа TSR системы MS-DOS может вызвать код в библиотеке DLL системы Windows через обратный вызов. Функция DPMI_AllocateRMCallback принимает два параметра: адрес кода защищенного режима, который будет вызываться обратно, и регистровую структуру, которая обновляется при выполнении реального обратного вызова, таким образом код защищенного режима может исследовать содержимое регистров реального режима во время обратного вызова. Функция DPMI_FreeRMCallback освобождает все структуры, которые были распределены в результате обращения к функции DPMI_AllocateRMCallback. Функция DPMI_FreeRMCallback должна вызываться только тогда, когда больше нет необходимости в обратном вызове.

Программа ISR в реальном режиме


Несмотря на то, что автор рекомендовал обеспечивать раздельную программу ISR в реальном режиме, в данном примере эта рекомендация не была выполнена. Вместо этого, автор предоставил программы, необходимые при реализации программы ISR на языке Си. Фактически, данный пример устанавливает связь с прерываниями реального режима только для того, чтобы переключить ЦПУ в защищенный режим для обработки прерывания. Таково по умолчанию поведение системы Windows, когда с прерываниями реального режима не устанавливается связь вообще, таким образом автор рассматривает несколько циклов, которые не имеют никакого другого назначения, кроме как показать, каким образом все работает. Рассмотрим код для точки входа BogusStart. По существу он работает так же, как работал бы в системе MS-DOS. Код сохраняет старое значение прерывания, обеспечивает связь с текущим значением и подает устройству знак начать работу. Однако вместо обеспечения связи только с вектором защищенного режима, он устанавливает связь как с вектором реального режима, так и с вектором защищенного режима. Устанавливая связь с вектором реального режима, код вызывает AllocIntReflector, чтобы обеспечить ссылку вектора прерываний реального режима на обратный вызов, который просто обращается к программе ISR защищенного режима. Точка входа BogusStart подает знак устройству начинать работу одинаковым образом при обоих режимах работы: защищенном и реальном. Она размаскирует бит IRQ для контроллера PIC и подает знак устройству начинать работу, записывая 1 в бит START порта управления устройством. Как только приложение обращается к данной программе, начинается обработка прерываний и регистрация сообщений в соответствии с программой ISR. Программа BogusStop тривиальна и просто отключает устройство и разрывает связи, установленные программой BogusStart. Итак, осталось привести пример прикладной программы, чтобы показать работу операций ввода-вывода.

Приложение WINTEST


Приложение wintest.c, показывающее работу ввода-вывода (см. листинг 5), состоит главным образом из немодульного диалогового блока, в котором непрерывно высвечивается количество прерываний, обработанных с начала работы программы. Программа MainDlgProc вызывает программу BogusStart во время выполнения WM_INITDIALOG, передавая в качестве параметра обработчик окна диалогового блока. Программа ISR регистрирует сообщения к данному обработчику в тех случаях, когда счетчик прерываний изменяется от нуля к единице. Программа MainDlgProc сохраняет текущее суммарное значение счетчика в переменной wCountTotal. Всякий раз, когда диалог получает сообщение WM_COMMAND с параметром wParam, равным IDM_BOGUSEVENT, программа обновляет суммарный счетчик, отображаемый в диалоговом блоке. Следует отметить, что хотя программа ISR регистрирует сообщение только тогда, когда счетчик изменяется от нуля к единице, возможна (и весьма вероятно) обработка количества прерываний до того, как сообщение WM_COMMAND фактически будет передано диалоговой процедуре. Методика, показанная в данной программе, при которой программа ISR регистрирует сообщение только при первом переходе, а программа BogusCheck чистит счетчик, обеспечивает точный подсчет количества прерываний, даже если на уровне приложения нельзя учесть каждое прерывание в момент его возникновения. При выполнении данной программы можно наблюдать, что счетчик прерывания в диалоговом блоке непрерывно увеличивается, указывая количество выполненных операций ввод-вывода. _____________________________________________________________________ #include #include "bogus.h" #include "wintest.h" HANDLE hPgmInstance ; #define IDM_BOGUSEVENT 0x3000 void CenterWindow(HWND hWnd) { int xSize, ySixe, xPos, yPos ; RECT rc ; xSize = GetSystemMetrics(SM_CXSCREEN) ; ySize = GetSystemMetrics(SM_CYSCREEN) ; GetWindowRect(hWnd, &rc) ; xPos = (xSize - (rc.right - rc.left)) / 2 ; yPos = (ySize - (rc.bottom - rc.top)) / 2 ; SetWindowRect(hWnd, NULL, xPos, yPos, 0, 0, SWP_DRAWFRAME | SWP_NOSIZE | SWP_NOZORDER) ; } LRESULT _loadds FAR PASCAL MainDlgProc(HWND hwndDlg, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam) { static WORD wCountTotal = 0; WORD wCount ; lParam = lParam ; switch (msg) { case WM_INITDIALOG: RemoveMenu(GetSystemMenu(hwndDlg,0), SC_CLOSE,MF_BYCOMMAND) ; BogusStart(hwndDlg, IDM_BOGUSEVENT) ; break ; case WM_SHOWWINDOW: if (wParam) CenterWindow(hwndDlg) ; break ; case WM_COMMAND: switch (wParam) { case IDM_BOGUSEVENT: wCount = BogusGetEvent() ; while 9wCount) { wCountTotal += wCount ; wCount = BogusGetEvent() ; } SetDlgItemInt(hwndDlg, IDM_COUNT, wCountTotal, FALSE); break ; case IDCANCEL: EndDialog(hwndDlg, 0) ; break ; } break ; default: return FALSE ; } return TRUE ; } int PASCAL WinMain(HANDLE hInstance, HANDLE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, intnCmdShow) { hPgmInstance = hInstance ; hPrevInstance = hPrevInstance ; lpCmdLine = lpCmdLine ; nCmdShow = nCmdShow ; if (!hPrevInstance) { if (BogusCheck()) { if (MessageBox(0, "Press OK to begin bogus I/O", "WinTest", MB_OKCANCEL|MB_APPLMODAL) == IDOK) { DialogBox(hPgmInstance, "MainDlg", 0, (FARPROC) MainDlgProc) ; BogusStop() ; } } else MessageBox(0, "Bogus device not found", "WinTest", MB_ICOMMAND|MB_OK|MB_APPLMODAL) ; } else MessageBox(0, "Another instance already running", "WinTest", MB_ICONEXCLAMATION|MB_OK|MB_APPLMODAL) ; return 0 ; } /* конец файла */ ______________________________________________________________________

Листинг 5. Программа wintest.c.


Драйвер виртуального устройства


Файл vxd2.asm (листинги 6 и 7) представляет собой исходный код драйвера фиктивного устройства. Следует отметить, что для того, чтобы построить этот драйвер, необходимо иметь комплект драйверов устройств (Device Driver Kit - DDK) системы Windows фирмы Microsoft, т.к. код написан для 32-битового ассемблера, предусмотренного в комплекте DDK (MASM5). Результирующий модуль может быть скомпонован только DDK-компоновщиком LINK386 и утилитой послекомпоновочной обработки ADDHDR. Кроме того, данный исходный код ссылается на определенное количество включаемых файлов (include files), которые входят в состав только комплекта DDK. Как было указано, типичный драйвер VxD содержит обязательные включаемые файлы, а кроме того он начинается с вызова макроса Declare _Virtual_Device, который создает блок данных, описывающий виртуальный драйвер для ядра системы Windows. Этот блок данных, фактически, - единственное обозначение, экспортируемое из драйвера VxD. Все остальные точки входа являются производными от данных, содержащихся внутри. Кроме всего прочего, данный макрос описывает имя устройства, порядок его инициализации и его точки входа. Виртуальный драйвер VxD может обслуживать запросы приложений как в реальном, так и в защищен- ном режимах. Точки входа для такого обслуживания также описываются данным макросом. _____________________________________________________________________ PAGE ,132 title VxD2B.ASM - Пример драйвера устройства #2b ;EM VxD2B - Пример драйвера устройства #2b ; ; Copyright 1992, Cherry Hill Software ; All rights reserved ; ; SUMMARY (Резюме) ; Данный драйвер имитирует прерываемое устройство. Порт ; управления (выход) имеет следующее назначение битов: ; ; Бит 0 - Начать (Start) ввод-вывод. Запись нуля в данный бит ; начинает пересылку ввода-вывода. Пересылка длится ; около 1/10 секунды. Запись единицы в этот бит не ; дает результата. ; ; Бит 1 - Устройству посылается EOI. Запись нуля в данный бит ; приводит к посылке признака "Конец прерывания" (End- ; of-interrupt - EOI) устройству и удаляет любой запрос ; на отложенное прерывание. Запись единицы в этот бит не ; дает результата. ; Все остальные биты: Всегда записываются единицы для дальнейшей ; совместимости. ; ; При чтении порта следующие значения возвращаются: ; ; Бит 0 - Первоначально присваивается значение 1, бит ; сбрасывается, когда бит 1 выходного порта сбрасывается, ; и устанавливается, когда добавляется запрос на ; прерывание. Данный бит равен нулю, когда устройство ; передает данные и устанавливается в 1, чтобы указать, ; когда передача завершена. ; ; Бит 1 - Первоначально присваивается значение 1, бит ; сбрасывается, когда добавляется запрос на прерывание и ; устанавливается, когда устройство удаляет запрос на ; прерывание. Значение данного бита, равное нулю, ; указывает на отложенное прерывание, бит устанавливается ; в 1, если нет отложенного прерывания. ; ; Все остальные биты: возвращаемое значение игнорируется для ; дальнейшей совместимости. ; ; WARNINGS (Предупреждения) ; ; .386p .xlist include vmm.inc include debug.inc include v86mmgr.inc include vpicd.inc include ..\include\bogus.inc .list VM_Not_Executable equ VM_Not_Executeable ; acckk; subttl VxD Declaration/Definition page VxD2B_Init_Order equ VNETBIOS_Init_Order+100 ; Данная операция выполняется после запуска виртуальной сети VxD2B_Device_ID equ Bogus_Device_ID Declare_Virtual_Device VXD2, 1, 0, Vxd2B_Control, VxD2B_Device_ID, \ VxD2B_Init_Order VxD_DATA_SEG ; ; Структура дескриптора виртуального прерывания ; ; Данная структура передается VPIDC_Virtualize_IRQ. В данной ; структуре описывается уровень прерывания, процедура прерывания ; аппаратных средств, и процедура, которую вызывает VPICD, когда ; прерывание диспетчируется в виртуальной машине VM и когда VM ; возвращается из прерывания. ; IRQD VPICD_IRQ_Descriptor hIRQ dd -1 ; обработчик IRQ hOwner dd -1 ; обработчик, владеющий VM hTimeout dd 0 ; обработчик к обратному вызову по тайм-ауту bFakeData dd 01111111b ; имитировать данные порта ввода-вывода VxD_DATA_ENDS subttl Dispatch VxD Control page VxD_LOCKED_CODE_SEG BeginProc CheckOwner, NO_LOG cmp ebx,hOwner jne short col ret ; выйти, если вызывается владелец col: cmp hOwner,-1 jne short co2 ; пропустить, если вызов не владельца mov hOwner,ebx ;установить владельца ret co2: mov al,-1 ret EndProc CheckOwner BeginProc TimeoutProc mov hTimeout,0 ;почистить обработчик cmp edx,hOwner ; все еще тот же владелец? jne short tol ; пропустить, если нет test bFakeData,FAKE_STAT_BUSY ;отложенный ввод-вывод? jnz short tol ; пропустить, если нет cmp hOwner,-1 ; имеется ли владелец? je short tol ; пропустить, если нет mov eax,hIRQ mov ebx,hOwner VxDcall VPICD_Set_Int_Request ;добавить прерывание mov al,bFakeData and al,NOT (FAKE_STAT_IRQ) ; указывает также в порте состояния or al,FAKE_STAT_BUSY ; указывает, что больше не занято mov bFakeData,al tol: ret End Proc TimeoutProc ;IP Port_IO_Callback - выполняет доступ к FAKE_PORT ; ; ENTRY (вход) ; EAX - выходное значение (для выходных операторов) ; EBX - обработчик к текущему VM ; ECX - тип операции ввода-вывода ; DS,ES - FLAT ; ; EXIT (выход) ; EAX - входное значение (для входных операторов) ; ; WARNINGS (предупреждения) ; ; NOTES (примечания) ; Следует отметить, что мы даже не смотрим регистровый фрейм ; клиента. ; ; Мы просто читаем и увеличиваем. ; ; CALLS (вызовы) BeginProc Port_IO_Callback, NO_LOG Dispatch_Byte_IO Fall_through,Port_Output_Callback Port_Input_Callback: call CheckOwner jc short ioexit mov al,bFakeData or bFakeData,FAKE_STAT_ERROR ; почистить отложенную ошибку ioexit: ret Port_Output_Callback: call CheckOwner jc short ioexit ;игнорировать ввод-вывод, если не владелец test al,FAKE_CTL_START jnz short,poc1 ;пропустить, если не начинается ввод-вывод test bFakeData,FAKE_START_BUSY jz short,poc1 ;пропустить, если уже занято test bFakeData,FAKE_START_IRQ jz short,poc1 ;пропустить, если отложенное IRQ push eax push edx and bFakeData,NOT (FAKE_STAT_ERROR) ; предположить ошибку mov eax,100 ; обратный вызов в 1/10 секунды mov edx,hOwner ; передать владельца обратному вызову mov esi,OFFSET32 TimeoutProc VMMcall Set_VM_Time_Out pop edx pop eax or esi,esi jz short,poc1 ;пропустить, если ошибка and bFakeData,NOT (FAKE_STAT_BUSY) ; указать на занятость or bFakeData,FAKE_STAT_ERROR ; в противном случае почистить индикацию ошибки mov hTimeout,esi ;сохранить обработчик тайм-аута poc1: test al,FAKE_CTL_EOI jnz short poc2 ; пропустить, если не посылается EOI test bFakeData,FAKE_STAT_IRQ ;прерывание отложено? jnz short poc2 ; пропустить, если нет or bFakeData,FAKE_STAT_IRQ ;показать, что прерывание уже не- отложеное push eax mov eax,hIRQ VxDcall VPICD_Clear_Int_Request pop eax poc2: ret EndProc Port_IO_Callback ; ECX == 0 if unmasking (enabling), ECX != 0 if masking (disabling). BeginProc VxD2_Mask_Change_Proc call CheckOwner jc short mcp9 ; игнорировать, если нет владельца jcxz mcp9 ; пропустить, если не маскировано (включено) ; ; Владелец освобождает управление. Разрешается другой VM войти в ; систему. ; mov hOwner,-1 ; почистить владельца mcp9: ret EndProc VxD2_Mask_Change_Proc ; Вызывается, когда выполняется программа ISR BeginProc VxD2_VInt_Proc mov eax,High_Pri_Device_Boost VMMCall Adjust_Exec_Priority ;повышенный приоритет для начальной обработки ret EndProc VxD2_VInt_Proc ; вызывается при возврате из программы ISR (IRETs) BeginProc VxD2_IRET_Proc mov eax,-(High_Pri_Device_Boost) VMMCall Adjust_Exec_Priority ;восстановить приоритет ret EndProc VxD2_IRET_Proc ifdef DEBUG BeginProc VxD2B_Debug_Query Trace_Out "VxD2 has no debug command support." clc ret End Proc VxD2B_Debug_Query endif ; ; VxD2B_Control ; CtlDisp macro x Control_Dispatch x, VxD2B_&x endm Begin_Control_Dispatch VxD2B CtlDisp Device_Init ifdef DEBUG CtlDisp Debug_Query endif End_Control_Dispatch VxD2B VxD_LOCKED_CODE_ENDS VxD_CODE_SEG VxD_CODE_ENDS subttl VxD Initialization page VxD_ICODE_SEG page ; EP VxD2B_Device_Init - Некритическая инициализация устройства ; ; ENTRY (вход) ; EBP - фрейм клиента ; EBX - системный обработчик VM ; DS,ES - FLAT ; ; EXIT (выход) ; SUCCESS (успешный) ; Carry clear ("нет переноса") ; FAILURE (аварийный) ; Carry set ("есть перенос") ; ; ; WARNINGS (предупреждения) ; ; NOTES (примечания) ; ; CALLS (вызовы) ; BeginProc VxD2B_Device_Init Debug_Out "VxD2B_Device_Init" mov edi,OFFSET32 IRQD VxDcall VPICD_Virtualize_IRQ ; виртуализировать прерывание jc short vdi1 ; выход, если ошибка mov hIRQ,eax ; сохранить обработчик mov edx,FAKE_PORT mov esi,OFFSET32 Port_IO_Callback VMMCall Install_IO_Handler VMMCall Enable_Global_Trapping ; clc ; нет ошибки vdi1: ret EndProc VxD2B_Device_Init VxD_ICODE_ENDS VxD_REAL_INIT_SEG VxD2B_Real_Init LABEL FAR ;вызывается перед тем, как система Windows входит в защищенный режим mov ax,Device_Load_OK ;позволяет VxD загрузиться xor bx,bx ; нет исключенных (Exclude) страниц EMM xor si,si ; нет элементов экземпляров данных ; передать edx немодифицированным ret VxD_REAL_INIT_ENDS END VxD2B_Real_Init ; Конец файла _____________________________________________________________________

Листинг 6. Программа vxd2.asm


_____________________________________________________________________ LIBRARY VXD2 DESCRIPTION 'Enhanced Windows VXD2(B) Device (Version 1.0)' EXETYPE DEV386 SEGMENTS _LTEXT PRELOAD NONDISCARDABLE _LDATA PRELOAD NONDISCARDABLE _ITEXT CLASS 'ICODE' DISCARDABLE _IDATA CLASS 'ICODE' DISCARDABLE _TEXT CLASS 'PCODE' NONDISCARDABLE _DATA CLASS 'PCODE' NONDISCARDABLE EXPORTS VXD2_DDB @1 _____________________________________________________________________

Листинг 7. Программа vxd2.def


События, управляющие устройством


По мере того, как система Windows в своей работе проходит различные стадии, начиная со стадии инициализации самой системы, через инициализацию виртуальной машины VM и так далее, каждый установленный драйвер VxD вызывается неоднократно, а именно один раз на каждую стадию. В таблице, приведенной ниже, перечисляются фазы системы Windows и главные события, для которых вызывается каждый драйвер VxD. Таблица Управляющие сообщения драйвера VxD -------------------+-------------------------------------------------- Sys_Critical_Init | Первое управляющее событие; прерывания | отключаются. Драйвер VxD определяет готовность | устройства. -------------------+-------------------------------------------------- Device_Init | Прерывания разрешаются; драйвер VxD инициализиру- | ет устройство; могут быть вызваны программы и | драйверы системы DOS. -------------------+-------------------------------------------------- Init_Complete | Указывает, что все драйверы VxD прошли стадию | Device_Init. -------------------+-------------------------------------------------- System_Exit | Указывает, что система Windows готовится к | закрытию и возврату в систему DOS. Память для | системы DOS восстановлена в состояние, которое | было до работы системы Windows. -------------------+-------------------------------------------------- Sys_Critical_Exit | Последнее управляющее событие; прерывания | отключаются. -------------------+-------------------------------------------------- Create_VM | Вызывается перед моментом создания виртуальной | машины VM; драйвер VxD указывает, доступны ли | ресурсы для создания виртуальной машины VM. -------------------+-------------------------------------------------- VM_Critical_Init | Вторая фаза создания виртуальной машины VM. -------------------+-------------------------------------------------- VM_Init | Третья фаза создания виртуальной машины VM. Sys_VM_Init | Драйвер VxD может аварийно завершить работу | виртуальной машины VM. -------------------+-------------------------------------------------- Query_Destroy | Позволяет драйверу VxD предупредить пользователя | о затруднениях при разрушении виртуальной машины | VM. -------------------+-------------------------------------------------- VM_Terminate | Первая стадия успешного завершения виртуальной Sys_VM_Terminate | машины VM. Если это системная виртуальная | машина VM, то сообщение указывает, что | производится нормальное, вызванное пользователем, | завершение системы Windows. -------------------+-------------------------------------------------- VM_Not_Executeable | Виртуальная машина VM закрывается. Первая стадия | аварийного завершения виртуальной машины VM. -------------------+-------------------------------------------------- Драйвер VxD примера выполняет управление только фазой Device_Init. На этой стадии устанавливается связь с портом ввода- вывода и уровнем прерывания 11, а также производится их виртуализация. Обычно драйвер VxD виртуализирует порты ввода-вывода и прерывание в соответствии с физическим аппаратным оборудованием. Но в данном случае драйвер VxD может виртуализировать и делает это с портом и прерыванием, которые не имеют соответствующего подключенного аппаратного оборудования. Код Install_IO_Handler вызывается, чтобы виртуализировать единственный порт ввода-вывода. Затем всякий раз, когда осуществляется доступ к описанному порту ввода-вывода из виртуальной машины VM, программа управления виртуальной машиной системы Windows (Virtual Machine Manager - VMM) вызывает обратно драйвер VxD для того, чтобы разрешить ему имитировать операции ввода-вывода. Код VPICD_Virtualize_IRQ вызывается, чтобы виртуализировать уровень прерывания. Выполняя его, можно имитировать прерывание аппаратного оборудования (в частности IRQ 11) в виртуальной машине.

"Фиктивное" устройство


Когда к порту ввода-вывода (141) устройства осуществляется доступ виртуальной машиной VM (либо в реальном, либо в защищенном режиме), то машина вызывает программу драйвера VxD Port_IO_Callback (см. Листинг 6). В этой программе подпрограмма Dispatch_Byte_IO сводит большое количество возможных типов доступа ввода-вывода (а именно: byte, word, dword, string и т.д.) к двум: байтовому вводу и байтовому выводу. Для устройства из примера байтовый ввод представляет собой чтение из регистра состояния устройства. Он возвращает просто переменную, которая сохраняется в памяти. Байтовый вывод - немного более сложная операция, так как представляет фактическую работу устройства. При запуске устройства также запускается таймер, который выполняет обратный вызов (к коду TimeoutProc) в течении 1/10 секунды и устанавливает состояние BUSY. Если вывод подтверждает прием прерывания, то производится очистка виртуального запроса на прерывание путем вызова кода VPICD_Clear_Int_ Request и очистка состояния в регистре состояния. Обратный вызов кода TimeoutProc представляет завершение операции ввода-вывода на устройстве и именно в данный момент он моделирует прерывание аппаратного оборудования к виртуальной машине VM путем вызова кода VPICD_Clear_Int_Request и очистки состояния занятости устройства. Драйвер устройства в приложениях dostest и wintest будет обычно обрабатывать прерывание путем подтвержения приема его (посылая EOI) и повторного запуска процесса на всем протяжении снова. Следует отметить процедуры VxD2_VInt_Proc и VxD2_IRET _Proc. На данные две процедуры существует ссылка в структуре, которая передается коду VPICD_Virtualize_IRQ. Они вызываются в начале и конце процесса виртуализации прерывания в виртуальную машину VM. Все их функции сводятся к увеличению и сохранению приоритета виртуальной машины VM, которая временно обрабатывает данное прерывание. Таким способом драйвер VxD может управлять приоритетом виртуальной машины VM, которая считается соответствующей. (Всегда желательно, чтобы программа обслуживания прерывания в любой виртуальной машине VM имела приоритет выше, чем приоритет обычной обработки в других виртуальных машинах VM.)

Установка драйвера VxD


После построения драйвера VxD, до первого обращения к нему программы Windows необходимо добавить его как строку device= в секцию [386Enh] кода system.ini. Система Windows должна быть запущена заново, чтобы включить драйвер VxD и виртуальное устройство. После этого, можно выполнять и тестировать приложения dostest и wintest.

Заключение


Хотя драйверы устройств системы Windows кажутся в настоящее время очень сложными, обычные и виртуальные драйверы устройств предоставляют огромное количество возможностей. Однако следует учитывать, насколько более сложными они должны быть на машине MIPS, эксплуатирующей систему Windows NT и код эмулятора 80x86, чтобы обеспечить работу виртуальной машины системы MS-DOS.

Наша библиотека является официальным зеркалом библиотеки Максима Мошкова lib.ru

Реклама