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
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
; 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
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
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
;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
;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
_____________________________________________________________________
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).
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 защищенном 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
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
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
VxD_ICODE_SEG
; 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
_____________________________________________________________________
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
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) ;
______________________________________________________________________
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.)
Драйверы устройств в системе WINDOWS
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).
"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.)
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.
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
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) ;
аааа ySize = GetSystemMetrics(SM_CYSCREEN) ;
аааа GetWindowRect(hWnd, &rc) ;
аааа xPos = (xSize - (rc.right - rc.left)) / 2 ;
аааа yPos = (ySize - (rc.bottom - rc.top)) / 2 ;
аааа SetWindowRect(hWnd, NULL, xPos, yPos, 0, 0,
аааааааа SWP_DRAWFRAME | SWP_NOSIZE | SWP_NOZORDER) ;
аааа }
LRESULT _loadds FAR PASCAL MainDlgProc(HWND hwndDlg,
UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
аааа static WORD wCountTotal = 0;
аааа WORD wCount ;
аааа lParam = lParam ;
аааа switch (msg)
аааа {
аааа case WM_INITDIALOG:
ааааааааа RemoveMenu(GetSystemMenu(hwndDlg,0),
SC_CLOSE,MF_BYCOMMAND) ;
ааааааааа BogusStart(hwndDlg, IDM_BOGUSEVENT) ;
ааааааааа break ;
аааа case WM_SHOWWINDOW:
ааааааааа if (wParam)
ааааааааа CenterWindow(hwndDlg) ;
ааааааааа break ;
аааа case WM_COMMAND:
ааааааааа switch (wParam)
ааааааааа {
ааааааааа case IDM_BOGUSEVENT:
аааааааааааааа wCount = BogusGetEvent() ;
аааааааааааааа while 9wCount)
аааааааааааааа {
аааааааааааааа wCountTotal += wCount ;
аааааааааааааа wCount = BogusGetEvent() ;
аааааааааааааа }
аааааааааааааа SetDlgItemInt(hwndDlg, IDM_COUNT, wCountTotal, FALSE);
аааааааааааааа break ;
ааааааааа case IDCANCEL:
аааааааааааааа EndDialog(hwndDlg, 0) ;
аааааааааааааа break ;
ааааааааа }
ааааааааа break ;
аааа default:
ааааааааа return FALSE ;
аааа }
аааа return TRUE ;
}
int PASCAL WinMain(HANDLE hInstance, HANDLE hPrevInstance,
LPSTR lpCmdLine, intnCmdShow)
{
аааа hPgmInstance = hInstance ;
аааа hPrevInstance = hPrevInstance ;
аааа lpCmdLine = lpCmdLine ;
аааа nCmdShow = nCmdShow ;
аааа if (!hPrevInstance)
аааа {
аааа if (BogusCheck())
ааааааааа {
ааааааааа if (MessageBox(0, "Press OK to begin bogus I/O",
аааааааааааааааааа "WinTest", MB_OKCANCEL|MB_APPLMODAL) == IDOK)
ааааааааа {
ааааааааа DialogBox(hPgmInstance, "MainDlg", 0,
аааааааааааааааааа (FARPROC) MainDlgProc) ;
ааааааааа BogusStop() ;
ааааааааа }
ааааааааа }
аааа else
ааааааааа MessageBox(0, "Bogus device not found", "WinTest",
MB_ICOMMAND|MB_OK|MB_APPLMODAL) ;
аааа }
аааа else
аааа MessageBox(0, "Another instance already running",
аа "WinTest", MB_ICONEXCLAMATION|MB_OK|MB_APPLMODAL) ;
аааа return 0 ;
}
______________________________________________________________________
а аааTшёЄшэу 5. ¦ЁюуЁрььр wintest.c.
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.
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.
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.
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
следует учитывать, насколько более сложными
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.
