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WinCE驅(qū)動程序模型分類及其相關(guān)概念

出處:互聯(lián)網(wǎng)    發(fā)布于:2011-09-04 11:56:24

  WinCE系統(tǒng)在驅(qū)動設(shè)計上有一個很方便的功能,就是原始設(shè)備制造商(OEMs)和獨立硬件開發(fā)商(IHVs)可以自主開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序來支持他們的硬件。因此,在動手進行觸摸屏驅(qū)動程序開發(fā)之前,深入了解WinCE系統(tǒng)驅(qū)動方式是非常有必要的。

  (1)從驅(qū)動加載方式上的分類

  要編寫WinCE驅(qū)動程序首先要確定它是屬于哪類驅(qū)動。一般來說,WinCE平臺上使用的設(shè)備可分為兩類:內(nèi)建設(shè)備和可安裝設(shè)備。因此,從驅(qū)動加載方式上WinCE可分為內(nèi)建設(shè)備驅(qū)動(Built-In Driver)和可加載驅(qū)動(Loadable Driver)。

  WinCE系統(tǒng)可直接使用內(nèi)建設(shè)備,因為內(nèi)建設(shè)備驅(qū)動程序是與WinCE的組件緊密相連的,也就是內(nèi)建設(shè)備驅(qū)動程序是被靜態(tài)地鏈接到GWES(Graphics Windowing and Events  Subsystem)的。這些驅(qū)動對應(yīng)的設(shè)備通常在系統(tǒng)啟動時,在GWES的進程空間內(nèi)被加載,主要是與顯示和輸入有關(guān)的驅(qū)動。

  因為它們不是以獨立的DLL形式存在,所以要求每一個內(nèi)建驅(qū)動程序都必須與設(shè)備驅(qū)動程序接口(DDI)的特定接口保持一致。內(nèi)建設(shè)備包括顯示、觸摸屏、音頻、串行埠、LED電池和PC卡插座等。內(nèi)建驅(qū)動程序一般設(shè)計為動態(tài)鏈接庫,但有兩個例外:電池和LED驅(qū)動程序由于小而設(shè)計為靜態(tài)庫。它們一般儲存在ROM或閃存內(nèi)。

  可加載設(shè)備是指可與平臺連接和分離的第三方接口設(shè)備,可由用戶隨時安裝和卸載。這種外圍設(shè)備的驅(qū)動也被稱為流驅(qū)動,這些驅(qū)動可以在系統(tǒng)啟動時、或者啟動后的任何時候由設(shè)備管理器動態(tài)加載。通常這類驅(qū)動是以DLL動態(tài)鏈接庫的形式存在,加載后的這些驅(qū)動程序也只能以用戶態(tài)的角色運行。在WinCE中典型的可加載驅(qū)動有:PCMCIA driver(PCMCIA.dll)、Serial driver(SERIAL.dll)、ATAFLASH driver(ATA.dll)、Ethernet driver(NE2000.dll,SMSC100FD.dll)。

  與內(nèi)建驅(qū)動程序不同的是,所有可加載流驅(qū)動程序都共享一個公用接口,而且功能也與應(yīng)用程序所用的文件API中的功能匹配。因此,控制可加載設(shè)備的流接口驅(qū)動程序一般由應(yīng)用程序存取。也就是說,流接口驅(qū)動程序是由一個特殊文件來將設(shè)備功能展現(xiàn)給應(yīng)用程序的,該文件可被打開、讀取、寫入和關(guān)閉。通常只有OEMs才會對內(nèi)建設(shè)備驅(qū)動程序進行修改,其它自由設(shè)備生產(chǎn)商由于只提供附加的硬件設(shè)備,對內(nèi)建設(shè)備驅(qū)動程序不會有過多涉及。

  (2)從驅(qū)動程序?qū)哟紊戏诸?/STRONG>

  WinCE的好處是具有可定制性,當(dāng)它自帶的驅(qū)動程序不能滿足用戶的要求時,用戶可以自己編寫相應(yīng)的驅(qū)動程序。因此按照結(jié)構(gòu)分,WinCE驅(qū)動程序又可分為分層的驅(qū)動程序和不分層的驅(qū)動程序。分層的驅(qū)動程序由兩個設(shè)置好的層組成:上層是模型設(shè)備驅(qū)動程序(Model Device Driver, MDD),下層是依賴平臺的驅(qū)動程序(Platform Dependent Driver, PDD)。

  分層的驅(qū)動程序中的MDD通常是無需修改可直接使用,MDD的作用是鏈接PDD層并定義它希望調(diào)用的函數(shù)接口:設(shè)備驅(qū)動程序提供器接口(Device Driver Service Provider Interface, DDSI)。同時MDD又把不同的函數(shù)集提供給WinCE內(nèi)核,這些函數(shù)叫做設(shè)備驅(qū)動程序接口(Device Driver Interface, DDI)。不分層的驅(qū)動程序是把PDD與MDD寫在一起,沒有做嚴格的區(qū)分,通常這種驅(qū)動比較簡單,比如ATADISK。簡單的說,內(nèi)建驅(qū)動和加載式流驅(qū)動是從驅(qū)動與系統(tǒng)其它模塊(調(diào)用者)的接口形式上做的分類;而不分層和分層是從驅(qū)動實現(xiàn)方式上的分類。

  在開發(fā)過程中,MDD層驅(qū)動是不需要被修改的。但和MDD層驅(qū)動不同的是,PDD層驅(qū)動必須被修改成和特定硬件相匹配的代碼。程序員可以自己開發(fā)一個PDD程序,但多數(shù)情況下建議開發(fā)者在Platform Builder提供的樣例驅(qū)動程序上進行修改。在Win CE系統(tǒng)中觸摸屏驅(qū)動是一種分層驅(qū)動。

  然而問題總是無處不在的,近有人問我驅(qū)動調(diào)試助手到底能動態(tài)加載哪些驅(qū)動,為什么在加載USB設(shè)備驅(qū)動時總是失敗。要解釋這個問題,首先得弄清楚WinCE中驅(qū)動的相關(guān)概念。本文將主要介紹WinCE下驅(qū)動程序的分類,但是有些概念性還是要了解的。

  (3) WinCE中驅(qū)動的相關(guān)概念

  驅(qū)動程序是介于操作系統(tǒng)和設(shè)備之間的一個代碼層,它的主要作用是為操作系統(tǒng)提供一個接口,以操作不同的硬件,包括物理的和虛擬的設(shè)備。雖然驅(qū)動程序有很多種,但從編程的角度來看,無非是往一個 固定的框架中添加相應(yīng)的代碼。這里的框架指的是一個接口,面向操作系統(tǒng)。代碼實現(xiàn)的宗旨是,在正確的時間往正確的寄存器中寫正確的值。

  驅(qū)動程序的分類,從不同的角度有不同的 分法。拿串口驅(qū)動來說,你可以說它是一個分層驅(qū)動,你也可以說它是一個流驅(qū)動,你還可以說它是開機時自動加載的驅(qū)動……這似乎有點亂。如果你也這么認為, 那建議往下看。如果這些你都了如指掌,那就不浪費時間了,當(dāng)然,您愿意找茬,我會很感謝!

  先說本地驅(qū)動(Native Drivers)和流驅(qū)動(Stream Drivers)。WinCE下的驅(qū)動都可以歸類到這兩個里面,二者必居其一。這是從驅(qū)動程序提供給操作系統(tǒng)的接口來區(qū)分的。流驅(qū)動為操作系統(tǒng)提供了流接口函數(shù),如XXX_Init()、XXX_Open()、XXX_Read()、XXX_Write()、XXX_Close()等等。這一類的驅(qū)動由Device Manager來管理,它調(diào)用ActivateDeviceEx()函數(shù)來加載流驅(qū)動。ActivateDeviceEx()的參數(shù)是注冊表中相應(yīng)的鍵,用來設(shè)定加載流驅(qū)動的屬性,如Index、Order、Prefix等等。流驅(qū)動的注冊表配置信息一般存放在[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\BuiltIn]下。流驅(qū)動加載成功后,應(yīng)用程序通過調(diào)用CreateFile()、ReadFile()、WirteFile()等來訪問流驅(qū)動的設(shè)備。流驅(qū)動可以動態(tài)管理,驅(qū)動調(diào)試助手就是用來幫助調(diào)試這一類驅(qū)動的。

  與流驅(qū)動相反,本地驅(qū)動提供給操作系統(tǒng)的不是標準的流接口,而是事先約定好的特定接口。不同的設(shè)備,接口也不一樣。WinCE中,常見的本地驅(qū)動有LCD顯示驅(qū)動、觸摸屏驅(qū)動、鼠標和鍵盤驅(qū)動及打印機驅(qū)動等。可以看到,本地驅(qū)動主要是人機界面相關(guān)的驅(qū)動。它們由GWES管理,在系統(tǒng)啟動時加載。他們在注冊表中也有各自相應(yīng)的配置信息。如鍵鼠的注冊表配置如下:

  [HKEY_LOCAL_MACHINE"System"CurrentControlSet"Control"Layouts"00000409]

  "Layout File"="kbdmouse.dll"

  "Layout Text"="US"

  "PS2_AT"="kbdmouse.dll"

  "Matrix"="kbdmouse.dll"

  本地驅(qū)動由操作系統(tǒng)調(diào)用,應(yīng)用程序不能訪問。對于這類驅(qū)動,驅(qū)動調(diào)試助手是無能為力的,只能老老實實的編譯、、驗證。

  WinCE驅(qū)動中經(jīng)常會聽到MDD(Model Device Driver)和PDD(Platform Dependent Driver)的概念,這是從驅(qū)動代碼實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)來區(qū)分的。WinCE的驅(qū)動可以是單層的,也可以是PDD+MDD。這沒有硬性規(guī)定,一個驅(qū)動程序可以采用分層結(jié)構(gòu),也可以采用單層結(jié)構(gòu)。一般來說,單層結(jié)構(gòu)的驅(qū)動執(zhí)行效率更高,而分層結(jié)構(gòu)的驅(qū)動方便代碼維護和移植。拿串口驅(qū)動來說,完全可以采用單層結(jié)構(gòu)。而把它分為PDD和MDD,作為一般的開發(fā)者,我們只需實現(xiàn)PDD層就可以了,MDD層由微軟實現(xiàn)。這樣,驅(qū)動開發(fā)的工作量少很多,而代碼的可靠性則有了更好的保證。至于采用哪一種結(jié)構(gòu)的驅(qū)動,主要看你的需求。

  WinCE 6.0引入了內(nèi)核態(tài)驅(qū)動和用戶態(tài)驅(qū)動的概念。在WinCE5.0及先前的版本中,驅(qū)動工作在用戶態(tài)。從代碼方面看,內(nèi)核態(tài)驅(qū)動和用戶態(tài)驅(qū)動沒太大差別。如果驅(qū)動中沒有采用什么特別的技術(shù),內(nèi)核態(tài)驅(qū)動和用戶態(tài)驅(qū)動甚至是二進制兼容的。我曾經(jīng)試過將一個DLL分 別加載到內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài),都工作得很好。內(nèi)核態(tài)驅(qū)動被加載到內(nèi)核空間,用戶態(tài)驅(qū)動被加載到特定的用戶進程空間中。從執(zhí)行效率來看,內(nèi)核態(tài)的驅(qū)動效率比用戶 態(tài)的驅(qū)動高。從穩(wěn)定性方面考慮,用戶態(tài)的驅(qū)動不會對系統(tǒng)產(chǎn)生致命影響,而內(nèi)核態(tài)的驅(qū)動相對危險。同樣,采用哪一種類型的驅(qū)動,也是看你的需求。

  從驅(qū)動加載的時間來看,可分為兩種:系統(tǒng)啟動時加載和需要時加載。一般來說本地驅(qū)動都是在啟動時加載的,所以這里說的主要是流驅(qū)動。如果想要驅(qū)動在系統(tǒng)啟動時加載,只需將它的注冊表配置信息放到[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\BuiltIn\]下,如[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\BuiltIn\Battery],系統(tǒng)啟動時,Device Manager會自動加載它。需要時加載,顧名思義,就是想加載就加載,想卸載就卸載,很靈活。這里很有必要說一下USB設(shè)備的驅(qū)動加載,如USB攝像頭驅(qū)動,它也屬于需要時加載的驅(qū)動。從驅(qū)動的接口來看,它屬于流驅(qū)動,但相對普通的流驅(qū)動,它增加了幾個函數(shù):USBDeviceAttach()、USBInstallDriver()、USBUnInstallDriver()等。USB攝像頭驅(qū)動的加載在USBDeviceAttach()中完成。所以,它無須,也不能,用驅(qū)動調(diào)試助手加載。需要時加載的驅(qū)動還有一個作用,在無法修改系統(tǒng)的情況下,應(yīng)用程序中動態(tài)加載該驅(qū)動,以完成對硬件的操作。

  綜上所述,WinCE驅(qū)動的分類,主要有以下幾種分法:

  按驅(qū)動接口分,可分為本地驅(qū)動和流驅(qū)動;

  按驅(qū)動結(jié)構(gòu)分,可分為單層驅(qū)動和分層驅(qū)動;

  按驅(qū)動加載的空間分,可分為內(nèi)核態(tài)驅(qū)動和用戶態(tài)驅(qū)動;

  按驅(qū)動加載的時間分,可分為啟動時加載和需要時加載兩種。

  驅(qū)動調(diào)試助手,是用來動態(tài)管理流驅(qū)動。本地驅(qū)動和USB驅(qū)動不再它的控制范圍之內(nèi),各位在使用時注意這一點。



  
關(guān)鍵詞:驅(qū)動

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