Windows9x/NT及2000下中断驱动程序的统一化处理

Windows以其友好的图形用户界面，使得它不仅成为办公管理首选的操作系统，也日益受到工程技术人员的关注，逐渐取代DOS而成为主流的工程应用控制平台。但是，Windows系统为了保证平台的安全与完整性，对系统底层操作采取了屏蔽的策略，利用VxD将用户与硬件隔离开来。 在Windows9x(95、97、98)下，用户如果需要实现对硬件的中断、DMA或存储空间物理地址等资源进行访问，必须通过设备驱动程序来进行硬件操作;而在WindowsNT下，即使是简单的I/O操作，也需要编写驱动程序方能与硬件打交道。

　　Windows操作系统的主流目前是Windows9x和WindowsNT，而已经推出的Windows2000是以WindowsNT为主要框架的。由于Windows9x和WindowsNT两者在系统核心上有质的不同，所以即使对于同样一个硬件，在两者下的驱动程序也有很大的区别。因此，一般而言，需要针对不同的操作系统编写不同的驱动程序。

　　兼容X86指令的微机CPU运行时有4个优先级，Ring0～Ring3。操作系统与驱动程序运行在Ring0级，可以对所有硬件资源进行控制;用户程序运行在Ring3级，对资源控制受到一些限制。而对于Ring0级的驱动程序而言，它的编写和调试通常需要对操作平台的运行机制有较深的了解，从而要求程序开发者掌握Windows9x、NT及Windows2000的内核管理机制，对于开发人员来讲这有相当大的难度。 在这里，笔者使用了美国Jungo公司出品的WinDriver工具包，利用其绕过了对操作系统内核的学习掌握这个难点，并且在不更改程序代码的前提下，完成了在多个操作系统下对硬件中断的一致处理，很方便地解决了硬件与程序在不同系统下的移植问题。

1 Windows下硬件中断的管理机制

　　在多任务的环境里，硬件设备中断管理程序是非常重要的系统级程序。它不仅要把硬件发生的中断时间传给相应的驱动程序，还要允许某些设备驱动程序处理它们特殊的中断服务。在Windows平台下，VPICD(虚拟可编程中断控制器)就是这样的硬件设备管理程序，它负责管理所有的硬件中断时间。VPICD通过一个缺省机制触发驻留在VM(虚拟机)内的中断处理函数。它完全允许VxD根据其需要而重载中断处理函数。PC机的硬件中断需要确定硬件中断的IRQS(中断申请号)，对一个特定的IRQ中断源，VPICD或提供缺省的中断处理函数，或允许其它VxD重载中断处理函数。

　　VPICD提供的缺省中断处理是:首先置中断禁止，再触发相应VM中的中断处理函数。因为VPICD实现了对PPIC(物理可编程中断控制器，如8259中断控制器)的虚拟化，所以当VM中的中断处理函数发送EOI(中断处理结束指令)时，VPICD即对PPIC发EOI指令。最后，VPICD控制处理函数的返回操作，恢复中断，并置VM状态为VM进入中断前的状态。当VPICD对某些中断的缺省处理不够充分或则不太合适时，就需要亲手编写一个VxD，在其中实现中断的虚拟化。VxD将决定如何处理硬件中断以及如何调用VM中的中断处理函数。

　　下面将要详述的WinDriver对中断处理作了很好的封装，将对VPICD和VM的控制和处理以及某些特殊的驱动要求封装在经过严格调试的WinDriver.vxd和WinDriver.sys中，并对调用驱动程序的API(应用编程接口)函数进行了系统集成，让使用者直接面对用高级语言集成好的类库和函数接口，从而大大降低了程序开发的难度，缩短了开发周期。

2 WinDriver工具包简介

　　WinDriver是美国Jungo公司出品的用于编写驱动程序的一种工具包，主要针对ISA/PCI插卡，4.2版本以后还提供了USB的开发工具。最新版本4.40版所编写的程序兼容性十分强大，包括了Windows9x、Windows NT、Windows2000、Windows CE、Linux、Solaris(Intel)、VxWorks (Intel) 、OS/2等诸多操作平台。WinDriver主要包括一个WinDriverWizard、一个WinDriver发行包、多个公用程序以及大量的例程。

　　(1)WinDriverWizard

　　这是一个友好的Windows向导界面。运行WinDriverWizard，它可以让你立即接触到硬件而不用写一句有关的代码。这种便利来自于它的自动检测功能。对于ISA插卡，用户可以直接利用它来读写卡上的内存、I/O地址、寄存器以及侦听中断。对于PCI插卡，除了上面的基本功能外，还可以方便地读写PCI的配置信息。

　　在此之后，通过选择“GenerateCode”选项，WinDriverWizard会为你的插卡产生基本的程序代码。4.2版本以后还提供了多种编程语言选择，几乎包括了所有流行的编程语言，如VC4?|VC6、Borland C++Builder3?|4、Pascal、Delphi、Linuxmake、Solariesmake等等。这就让用户不必去学新的编程语言，很容易地直接上手。