1、USB插入时，创建设备
- DriverObject->DriverExtension->AddDevice = USB2COM_PnPAddDevice;
步一、调用USB2COM_CreateDeviceObject创建功能设备对象（FDO）
（1） IoCreateDevice系统API的原理为：
- NTKERNELAPI
- NTSTATUS
- IoCreateDevice(
- IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,
- IN ULONG DeviceExtensionSize,
- IN PUNICODE_STRING DeviceName OPTIONAL,
- IN DEVICE_TYPE DeviceType,
- IN ULONG DeviceCharacteristics,
- IN BOOLEAN Reserved,
- OUT PDEVICE_OBJECT *DeviceObject
- );
在之前真实的USB驱动中我们是这样创建的：
- ntStatus = IoCreateDevice(
- DriverObject, // our driver object
- sizeof(DEVICE_EXTENSION), // extension size for us
- NULL, // name for this device
- FILE_DEVICE_UNKNOWN,
- FILE_AUTOGENERATED_DEVICE_NAME, // device characteristics
- FALSE, // Not exclusive
- &deviceObject); // Our device object
就是第三个参数为NULL， 第四个参数为FILE_DEVICE_UNKNOWN，意味着我们驱动想附加的设备是空的，且未知。
由于我们是创建虚拟串口驱动，因此调用IoCreateDevice创建时在指定串口设备的名字，且指定设备类型。
- ntStatus = IoCreateDevice(DriverObject, sizeof(DEVICE_EXTENSION),
- &deviceObjName, FILE_DEVICE_SERIAL_PORT,
- FILE_DEVICE_SECURE_OPEN, TRUE, DeviceObject);
（2）为自定义的扩展设备中的设备名字段指定设备名
- // deviceExtension->DeviceName为UNICODE_STRING类型
- RtlZeroMemory(&deviceExtension->DeviceName, sizeof(UNICODE_STRING));
- deviceExtension->DeviceName.MaximumLength = deviceObjName.Length + sizeof(WCHAR);
- // Buffer重新分配
- deviceExtension->DeviceName.Buffer = USB2COM_ExAllocatePool(NonPagedPool, deviceObjName.Length + sizeof(WCHAR));
- RtlZeroMemory(deviceExtension->DeviceName.Buffer,
- deviceObjName.Length+sizeof(WCHAR));
- RtlAppendUnicodeStringToString(&deviceExtension->DeviceName, &deviceObjName);
（3）初始化事件、串口控件对象、关键代码段、自旋锁、读写队列链表。
- // this event is triggered when there is no pending io of any kind and device is removed
- KeInitializeEvent(&deviceExtension->RemoveEvent, NotificationEvent, FALSE);
- // this event is triggered when self-requested power irps complete
- KeInitializeEvent(&deviceExtension->SelfRequestedPowerIrpEvent, NotificationEvent, FALSE);
- // this event is triggered when there is no pending io (pending io count == 1 )
- KeInitializeEvent(&deviceExtension->NoPendingIoEvent, NotificationEvent, FALSE);
- // spinlock used to protect inc/dec iocount logic
- KeInitializeSpinLock (&deviceExtension->IoCountSpinLock);
- deviceExtension->BaudRate = 19200;
- /* Set line control */
- deviceExtension->SerialLineControl.StopBits = STOP_BIT_1;
- deviceExtension->SerialLineControl.Parity = NO_PARITY;
- deviceExtension->SerialLineControl.WordLength = 8;
- deviceExtension->SpecialChars.XonChar = SERIAL_DEF_XON;
- deviceExtension->SpecialChars.XoffChar = SERIAL_DEF_XOFF;
- deviceExtension->HandFlow.ControlHandShake = SERIAL_DTR_CONTROL;
- deviceExtension->HandFlow.FlowReplace = SERIAL_RTS_CONTROL;
- deviceExtension->HandFlow.XoffLimit = 300;
- deviceExtension->HandFlow.XonLimit = 100;
- InitializeCircularBuffer(&deviceExtension->InputBuffer, 512);
- InitializeCircularBuffer(&deviceExtension->OutputBuffer, 512);
- KeInitializeSpinLock(&deviceExtension->InputBufferLock);
- KeInitializeSpinLock(&deviceExtension->OutputBufferLock);
- InitializeListHead(&deviceExtension->ReadQueue);
- KeInitializeSpinLock(&deviceExtension->ReadQueueSpinLock);
- InitializeListHead(&deviceExtension->WriteQueue);
- KeInitializeSpinLock(&deviceExtension->WriteQueueSpinLock);
- InitializeListHead(&deviceExtension->PurgeQueue);
- KeInitializeSpinLock(&deviceExtension->PurgeQueueSpinLock);
步二、让设备对象支持直接读写IO和并设置DO_POWER_PAGABLE
设置DO_POWER_PAGABLE的目的是在suspend期间不接收一个IRP_MN_STOP_DEVICE，
在resume时不接收一个IRP_MN_START_DEVICE消息。
- // we support direct io for read/write
- //
- deviceObject->Flags |= DO_DIRECT_IO;
- //Set this flag causes the driver to not receive a IRP_MN_STOP_DEVICE
- //during suspend and also not get an IRP_MN_START_DEVICE during resume.
- //This is neccesary because during the start device call,
- // the GetDescriptors() call will be failed by the USB stack.
- deviceObject->Flags |= DO_POWER_PAGABLE;
步三、附加FDO到物理设备对象上，并创建SymbolLink，并通过IoRegisterDeviceInterface来设备绑定让设备可见。
- deviceExtension->TopOfStackDeviceObject =
- IoAttachDeviceToDeviceStack(deviceObject, PhysicalDeviceObject);
- status = IoRegisterDeviceInterface(PDevExt->PhysicalDeviceObject, (LPGUID)&GUID_CLASS_COMPORT,
- NULL, &PDevExt->DeviceClassSymbolicName);
步四、获得物理设备的性能的一份复制，保存在extension中，以此来获得电源级别
（1）建立IRP来产生一个发往FDO的内部查询请求；
- irp = IoAllocateIrp(LowerDeviceObject->StackSize, FALSE);
（2）设置IRP要发往的设备栈Location（是更低层的设备，在这里就是它附加下的USB）的信息，
eg： MajorFunction、MinorFunction、Parameters.DeviceCapabilities.Capabilities
- nextStack = IoGetNextIrpStackLocation(irp);
- nextStack->MajorFunction= IRP_MJ_PNP;
- nextStack->MinorFunction= IRP_MN_QUERY_CAPABILITIES;
在以上代码中的IoGetNextIrpStackLocation是一个宏，它的定义如下：
- #define IoGetNextIrpStackLocation( Irp ) (\
- (Irp)->Tail.Overlay.CurrentStackLocation - 1 )
从以上宏可以看出：IRP结构体中存有当前的栈Location CurrentStackLoctation，而我们的IRP要发往的栈Location的获得方法就是原有栈的地址 - 1。
（3）设置IRP的完成例程；（在完成全程中就是把事件激活，这样KeWaitForSingleObject就能走下来）
（4）把IRP发送下去，并等待完成；
- ntStatus = IoCallDriver(LowerDeviceObject,
- irp);
- USB2COM_KdPrint( DBGLVL_MEDIUM,(" USB2COM_QueryCapabilities() ntStatus from IoCallDriver to PCI = 0x%x\n", ntStatus));
- if (ntStatus == STATUS_PENDING) {
- // wait for irp to complete
- KeWaitForSingleObject(
- &event,
- Suspended,
- KernelMode,
- FALSE,
- NULL);
当完成全程返回时， nextStack->Parameters.DeviceCapabilities.Capabilities = DeviceCapabilities;指针就存着我们的性能信息。
步五、获得USB的版本信息；
直接调用系统API：
- USBD_GetUSBDIVersion(&versionInformation);
2、处理系统PNP和电源管理请求的派遣函数
- DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_PNP] = USB2COM_ProcessPnPIrp;
在USB2COM_ProcessPnPIrp里case了以下几个消息：
IRP_MN_START_DEVICE 、IRP_MN_QUERY_STOP_DEVICE、IRP_MN_CANCEL_STOP_DEVICE、IRP_MN_STOP_DEVICE、
IRP_MN_QUERY_REMOVE_DEVICE、IRP_MN_CANCEL_REMOVE_DEVICE、IRP_MN_SURPRISE_REMOVAL、IRP_MN_REMOVE_DEVICE
文章<<Window XP驱动开发(九) USB WDM驱动开发实例 bulkusb >>中讲到的同类派遣函数，它只case 了以下：
IRP_MN_START_DEVICE、
IRP_MN_STOP_DEVICE 、IRP_MN_EJECT和IRP_MN_SURPRISE_REMOVAL
所以一比较，觉得USB2COM考虑得更全面。
（1）IRP_MN_START_DEVICE
与文章<<Window XP驱动开发(九) USB WDM驱动开发实例 bulkusb >>中的处理基本类似；
（2）IRP_MN_QUERY_STOP_DEVICE
与文章<<Window XP驱动开发(九) USB WDM驱动开发实例 bulkusb >>中的处理基本类似；
（3）IRP_MN_CANCEL_STOP_DEVICE
（4）IRP_MN_STOP_DEVICE、
（5）IRP_MN_QUERY_REMOVE_DEVICE、
（6）IRP_MN_CANCEL_REMOVE_DEVICE、
（7）IRP_MN_SURPRISE_REMOVAL、
（8）IRP_MN_REMOVE_DEVICE
3、当应用程序CreateFile时，调用USB2COM_Create
DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE] = USB2COM_Create;
步一、判断是否能接收一个新的IO请求
如果不能接收一个新的IO请求，那么直接返回。
- if ( !USB2COM_CanAcceptIoRequests( DeviceObject ) ) {
- ntStatus = STATUS_DELETE_PENDING;
- USB2COM_KdPrint( DBGLVL_DEFAULT,("ABORTING USB2COM_Create\n"));
- goto done;
- }
在以下的条件不能接收一个新的IO（判断的标志是我们自己标记的）：
1) 设备已经被移除了，
2) 从来没有被启动过,，
3) 已经停止了，
4) 有一个移除的请求还没处理，
5) 有一个停止的请求还没处理。
- //flag set when processing IRP_MN_REMOVE_DEVICE
- if ( !deviceExtension->DeviceRemoved &&
- // device must be started( enabled )
- deviceExtension->DeviceStarted &&
- // flag set when driver has answered success to IRP_MN_QUERY_REMOVE_DEVICE
- !deviceExtension->RemoveDeviceRequested &&
- // flag set when driver has answered success to IRP_MN_QUERY_STOP_DEVICE
- !deviceExtension->StopDeviceRequested ){
- fCan = TRUE;
- }
步二：开始从interface中的Pipe[0]中读（说明Interface的获取是在之前就完成的，是在USB2COM_ProcessPnPIrp
里case IRP_MN_START_DEVICE:完成的）
- StartReadIntUrb(
- DeviceObject,
- &interface->Pipes[0]
- );
（1）如果判断现在不能接收IO请求，那么就记录在extension中的IRP置为完成状态，然后返回；
（2）分配IRP、URB空间，并存到Extension->ReadIntUrbs数组中，再把Pipe句柄、Buffer、传送标志填入到URB结构体成员；
- irp = IoAllocateIrp(stackSize, FALSE);
- if(irp == NULL)
- {
- return STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;
- }
- urb = USB2COM_ExAllocatePool(NonPagedPool,
- sizeof(struct _URB_BULK_OR_INTERRUPT_TRANSFER));
- if(urb == NULL)
- {
- IoFreeIrp(irp);
- return STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;
- }
- deviceExtension->ReadIntUrbs[i].Irp = irp;
- deviceExtension->ReadIntUrbs[i].Urb = urb;
- deviceExtension->ReadIntUrbs[i].deviceObject = DeviceObject;
- deviceExtension->ReadIntUrbs[i].PipeInfo = PipeInfo;
- InitIntUrb(urb,
- PipeInfo->PipeHandle,
- deviceExtension->ReadIntUrbs[i].TransferBuffer,
- sizeof(deviceExtension->ReadIntUrbs[i].TransferBuffer),
- TRUE);
InitIntUrb为自己封装的函数，很简单，就是把数据填入到urb结构体中：
- VOID
- InitIntUrb(
- IN PURB urb,
- IN USBD_PIPE_HANDLE PipeHandle,
- IN PUCHAR TransferBuffer,
- IN ULONG length,
- IN BOOLEAN Read
- )
- {
- USHORT siz = sizeof(struct _URB_BULK_OR_INTERRUPT_TRANSFER);
- if (urb) {
- RtlZeroMemory(urb, siz);
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.Hdr.Length = (USHORT) siz;
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.Hdr.Function =
- URB_FUNCTION_BULK_OR_INTERRUPT_TRANSFER;
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.PipeHandle = PipeHandle;
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.TransferFlags =
- Read ? USBD_TRANSFER_DIRECTION_IN : 0;
- // short packet is not treated as an error.
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.TransferFlags |=
- USBD_SHORT_TRANSFER_OK;
- //
- // not using linked urb's
- //
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.UrbLink = NULL;
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.TransferBufferMDL = NULL;
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.TransferBuffer = TransferBuffer;
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.TransferBufferLength = length;
- }
- }
（3）初始化IRP的栈Location及它的完成例程ReadIntUrbComplete，并把当前ReadIntUrbs的内存作为完成例程的Context；
（4）完成例程ReadIntUrbComplete的处理；
A、判断返回执行后返回的IRP、URB的状态，如果为未连接或取消那么就释放IRP及URB内存，并完成把extension中的IRP置为完成状态，然后直接返回；否则往下执行；
B、把IRP之前绑定的Buffer数据拷到InputBuffer中（现在的Buffer就是我们的结果数据）;
- KeAcquireSpinLock(&deviceExtension->InputBufferLock, &oldIrql);
- PushCircularBufferEntry(
- &deviceExtension->InputBuffer,
- &pIntUrbs->TransferBuffer[1],
- pIntUrbs->TransferBuffer[0]);
- KeReleaseSpinLock(&deviceExtension->InputBufferLock, oldIrql);
PushCircularBufferEntry为自己封装的函数：
把data内存中的len个数据拷到pBuffer中
- NTSTATUS
- PushCircularBufferEntry(
- IN PCIRCULAR_BUFFER pBuffer,
- IN PUCHAR data,
- IN ULONG len)
- {
- ULONG NextPosition;
- DbgPrint("Serial: PushCircularBufferEntry(data %p, len %d)\n", data, len);
- ASSERT(pBuffer);
- ASSERT(pBuffer->Length);
- if ((data == NULL) || (len == 0))
- return STATUS_INVALID_PARAMETER;
- do{
- NextPosition = (pBuffer->WritePosition + 1) % pBuffer->Length;
- if (NextPosition == pBuffer->ReadPosition)
- return STATUS_BUFFER_TOO_SMALL;
- pBuffer->Buffer[pBuffer->WritePosition] = *data++;
- pBuffer->DataLen++;
- pBuffer->WritePosition = NextPosition;
- }while(--len);
- return STATUS_SUCCESS;
- }
C、如果extension中有等待的IRP，且等待的事件中有SERIAL_EV_RXCHAR，那么通过SerialCompleteCurrentWait完成等待串口的等待IRP。
C、1 把当前IRP的取消完成例程置为NULL，根据包是否已经被取消标志pIrp->Cancel 及之前的IRP取消例程是否被执行过了，那么调用SerialCancelCurrentWait来取消。
注意SerialCancelCurrentWait中很重要的是要通过调用IoReleaseCancelSpinLock来释放系统的删除自旋锁。
- void
- SerialCancelCurrentWait( PDEVICE_OBJECT DeviceObject, PIRP pIrp )
- {
- PIO_STACK_LOCATION irpStack;
- PDEVICE_EXTENSION deviceExtension;
- DbgPrint("SerialCancelCurrentWait Enter Irp = %p\n",pIrp);
- ASSERT(pIrp);
- irpStack = IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp);
- deviceExtension = irpStack->DeviceObject->DeviceExtension;
- deviceExtension->CurrentWaitIrp = NULL;
- /*
- *All Cancel routines must follow these guidelines:
- * 1. Call IoReleaseCancelSpinLock to release the system's cancel spin lock
- * 2. ...
- */
- IoReleaseCancelSpinLock(pIrp->CancelIrql);
- pIrp->IoStatus.Status = STATUS_CANCELLED;
- pIrp->IoStatus.Information = 0;
- IoCompleteRequest(pIrp, IO_NO_INCREMENT);
- DbgPrint("SerialCancelCurrentWait Exit\n");
- }
C、2 如果没有被取消，那么把当前我们的事件返回给应用层，并完成IRP。
- deviceExtension->CurrentWaitIrp = NULL;
- deviceExtension->HistoryMask &= ~events;
- IoReleaseCancelSpinLock(OldIrql);
- pIrp->IoStatus.Information = sizeof(ULONG);
- pIrp->IoStatus.Status = ntStatus;
- *((ULONG *)pIrp->AssociatedIrp.SystemBuffer) = events;
- IoCompleteRequest (pIrp,IO_NO_INCREMENT);
D、完成当前的读IRP；
D、1 如果有当前读的Irp，那么把第（4）B、里得到的结果数据弹出到当前的读IRP中（通过当前读的IRP中的MdlAddress地址访问到内存）。
- if(deviceExtension->CurrentReadIrp)
- {
- ULONG haveLen;
- BOOLEAN returnWhatsPresent = FALSE;
- if(deviceExtension->SerialTimeOuts.ReadIntervalTimeout &&
- ( deviceExtension->SerialTimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier == 0) &&
- ( deviceExtension->SerialTimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant == 0)
- )
- {
- returnWhatsPresent = TRUE;
- }
- ioBuffer = MmGetSystemAddressForMdlSafe(deviceExtension->CurrentReadIrp->MdlAddress,NormalPagePriority );
- ioLength = MmGetMdlByteCount(deviceExtension->CurrentReadIrp->MdlAddress);
- KeAcquireSpinLock(&deviceExtension->InputBufferLock, &oldIrql);
- haveLen = CircularBufferDataLen(&deviceExtension->InputBuffer);
- if( (ioLength <= haveLen) || (returnWhatsPresent && (haveLen > 0)))
- {
- ioLength = (ioLength < haveLen) ? ioLength : haveLen;
- DbgPrint("Complete CurrentReadIrp ioLength = %d\n",ioLength);
- ntStatus = PopCircularBufferEntry(&deviceExtension->InputBuffer,ioBuffer,ioLength);
- KeReleaseSpinLock(&deviceExtension->InputBufferLock, oldIrql);
- deviceExtension->CurrentReadIrp->IoStatus.Information = ioLength;
- deviceExtension->CurrentReadIrp->IoStatus.Status = ntStatus;
- IoCompleteRequest(deviceExtension->CurrentReadIrp,IO_NO_INCREMENT);
- deviceExtension->CurrentReadIrp = DequeueReadIrp(deviceExtension);
- }
- else
- KeReleaseSpinLock(&deviceExtension->InputBufferLock, oldIrql);
- }
以上代码中MmGetSystemAddressForMdlSafe
- // 函数说明:
- // 此函数返回MDL映射的地址，如果此MDL还没有被映射，那么它将会被映射
- // 参数:
- // MemoryDescriptorList - 指向MDL的指针
- // Priority - 指向一个标志，该标记表明它是如何的重要,以至于这个请求在低的可用PTE条件下也成功了
- // 返回值:
- // 返回映射页的基地址，这个基地址和MDL的虚拟地址有同样的偏移地址.
- // 与MmGetSystemAddressForMdl不同，在失败时它会返回NULL，而不是bugchecking the system.
- // 版本说明：
- // 此宏在WDM 1.0中不同用，在WDM1.0的驱动中实现此功能是通过提供同步并set/reset MDL_MAPPING_CAN_FAIL bit.
- #define MmGetSystemAddressForMdlSafe(MDL, PRIORITY) \
- (((MDL)->MdlFlags & (MDL_MAPPED_TO_SYSTEM_VA | \
- MDL_SOURCE_IS_NONPAGED_POOL)) ? \
- ((MDL)->MappedSystemVa) : \
- (MmMapLockedPagesSpecifyCache((MDL), \
- KernelMode, \
- MmCached, \
- NULL, \
- FALSE, \
- (PRIORITY))))
第一个参数是deviceExtension->CurrentReadIrp->MdlAddress，我们从wdm.h可以看到它的定义：
- // 定义一个指向这个I/O请求的内存描述符(MDL)的指针,
- // 此域仅在I/O是“direct I/O"时被用
- PMDL MdlAddress;
D、2 判断是否能接收一个新的IO请求
如果不能接收一个新的IO请求或者Pipe[0]关闭了，那么直接返回。
D、3 循环发送IRP，并置完成例程为ReadIntUrbComplete。（这样，就又回到了（4）），何时结束呢？
结束条件：直至设备不能接收一个新的IO请求或未连接、取消。
所以处理当前读IRP是一直进行的。
步三：准备写interface中的Pipe[1] （说明Interface的获取是在之前就完成的）
- PrepareWriteIntUrb(
- IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject,
- IN PUSBD_PIPE_INFORMATION PipeInfo
- )
A、分配写的Irb 与 Urb空间。
B、保存Pipe[1]地址为deviceExtension->WriteIntUrb.PipeInfo存在extension中。
步四、用应用程序传进来的Pipe名字来查找Pipe；（从extension中保存的PipeInfo数组中获得，说明PipeInfo在之前就获得了）
应用程序的名字从当前IRP中的fileObject得到。
- ourPipeInfo = USB2COM_PipeWithName( DeviceObject, &fileObject->FileName );
步五、给应用程序返回步四中查找到的Pipe对应的Pipe信息，且如果设备不是D0状态那么就给设备上电；
- for (i=0; i<interface->NumberOfPipes; i++) {
- PipeInfo = &interface->Pipes[i]; // PUSBD_PIPE_INFORMATION PipeInfo;
- if ( ourPipeInfo == &deviceExtension->PipeInfo[i] ) {
- //
- // found a match
- //
- USB2COM_KdPrint( DBGLVL_DEFAULT,("open pipe %d\n", i));
- fileObject->FsContext = PipeInfo;
- ourPipeInfo->fPipeOpened = TRUE; // set flag for opened
- ntStatus = STATUS_SUCCESS;
- deviceExtension->OpenPipeCount++;
- // try to power up device if its not in D0
- actStat = USB2COM_SelfSuspendOrActivate( DeviceObject, FALSE );
- break;
- }
- }
1、USB插入时，创建设备
- DriverObject->DriverExtension->AddDevice = USB2COM_PnPAddDevice;
步一、调用USB2COM_CreateDeviceObject创建功能设备对象（FDO）
（1） IoCreateDevice系统API的原理为：
- NTKERNELAPI
- NTSTATUS
- IoCreateDevice(
- IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,
- IN ULONG DeviceExtensionSize,
- IN PUNICODE_STRING DeviceName OPTIONAL,
- IN DEVICE_TYPE DeviceType,
- IN ULONG DeviceCharacteristics,
- IN BOOLEAN Reserved,
- OUT PDEVICE_OBJECT *DeviceObject
- );
在之前真实的USB驱动中我们是这样创建的：
- ntStatus = IoCreateDevice(
- DriverObject, // our driver object
- sizeof(DEVICE_EXTENSION), // extension size for us
- NULL, // name for this device
- FILE_DEVICE_UNKNOWN,
- FILE_AUTOGENERATED_DEVICE_NAME, // device characteristics
- FALSE, // Not exclusive
- &deviceObject); // Our device object
就是第三个参数为NULL， 第四个参数为FILE_DEVICE_UNKNOWN，意味着我们驱动想附加的设备是空的，且未知。
由于我们是创建虚拟串口驱动，因此调用IoCreateDevice创建时在指定串口设备的名字，且指定设备类型。
- ntStatus = IoCreateDevice(DriverObject, sizeof(DEVICE_EXTENSION),
- &deviceObjName, FILE_DEVICE_SERIAL_PORT,
- FILE_DEVICE_SECURE_OPEN, TRUE, DeviceObject);
（2）为自定义的扩展设备中的设备名字段指定设备名
- // deviceExtension->DeviceName为UNICODE_STRING类型
- RtlZeroMemory(&deviceExtension->DeviceName, sizeof(UNICODE_STRING));
- deviceExtension->DeviceName.MaximumLength = deviceObjName.Length + sizeof(WCHAR);
- // Buffer重新分配
- deviceExtension->DeviceName.Buffer = USB2COM_ExAllocatePool(NonPagedPool, deviceObjName.Length + sizeof(WCHAR));
- RtlZeroMemory(deviceExtension->DeviceName.Buffer,
- deviceObjName.Length+sizeof(WCHAR));
- RtlAppendUnicodeStringToString(&deviceExtension->DeviceName, &deviceObjName);
（3）初始化事件、串口控件对象、关键代码段、自旋锁、读写队列链表。
- // this event is triggered when there is no pending io of any kind and device is removed
- KeInitializeEvent(&deviceExtension->RemoveEvent, NotificationEvent, FALSE);
- // this event is triggered when self-requested power irps complete
- KeInitializeEvent(&deviceExtension->SelfRequestedPowerIrpEvent, NotificationEvent, FALSE);
- // this event is triggered when there is no pending io (pending io count == 1 )
- KeInitializeEvent(&deviceExtension->NoPendingIoEvent, NotificationEvent, FALSE);
- // spinlock used to protect inc/dec iocount logic
- KeInitializeSpinLock (&deviceExtension->IoCountSpinLock);
- deviceExtension->BaudRate = 19200;
- /* Set line control */
- deviceExtension->SerialLineControl.StopBits = STOP_BIT_1;
- deviceExtension->SerialLineControl.Parity = NO_PARITY;
- deviceExtension->SerialLineControl.WordLength = 8;
- deviceExtension->SpecialChars.XonChar = SERIAL_DEF_XON;
- deviceExtension->SpecialChars.XoffChar = SERIAL_DEF_XOFF;
- deviceExtension->HandFlow.ControlHandShake = SERIAL_DTR_CONTROL;
- deviceExtension->HandFlow.FlowReplace = SERIAL_RTS_CONTROL;
- deviceExtension->HandFlow.XoffLimit = 300;
- deviceExtension->HandFlow.XonLimit = 100;
- InitializeCircularBuffer(&deviceExtension->InputBuffer, 512);
- InitializeCircularBuffer(&deviceExtension->OutputBuffer, 512);
- KeInitializeSpinLock(&deviceExtension->InputBufferLock);
- KeInitializeSpinLock(&deviceExtension->OutputBufferLock);
- InitializeListHead(&deviceExtension->ReadQueue);
- KeInitializeSpinLock(&deviceExtension->ReadQueueSpinLock);
- InitializeListHead(&deviceExtension->WriteQueue);
- KeInitializeSpinLock(&deviceExtension->WriteQueueSpinLock);
- InitializeListHead(&deviceExtension->PurgeQueue);
- KeInitializeSpinLock(&deviceExtension->PurgeQueueSpinLock);
步二、让设备对象支持直接读写IO和并设置DO_POWER_PAGABLE
设置DO_POWER_PAGABLE的目的是在suspend期间不接收一个IRP_MN_STOP_DEVICE，
在resume时不接收一个IRP_MN_START_DEVICE消息。
- // we support direct io for read/write
- //
- deviceObject->Flags |= DO_DIRECT_IO;
- //Set this flag causes the driver to not receive a IRP_MN_STOP_DEVICE
- //during suspend and also not get an IRP_MN_START_DEVICE during resume.
- //This is neccesary because during the start device call,
- // the GetDescriptors() call will be failed by the USB stack.
- deviceObject->Flags |= DO_POWER_PAGABLE;
步三、附加FDO到物理设备对象上，并创建SymbolLink，并通过IoRegisterDeviceInterface来设备绑定让设备可见。
- deviceExtension->TopOfStackDeviceObject =
- IoAttachDeviceToDeviceStack(deviceObject, PhysicalDeviceObject);
- status = IoRegisterDeviceInterface(PDevExt->PhysicalDeviceObject, (LPGUID)&GUID_CLASS_COMPORT,
- NULL, &PDevExt->DeviceClassSymbolicName);
步四、获得物理设备的性能的一份复制，保存在extension中，以此来获得电源级别
（1）建立IRP来产生一个发往FDO的内部查询请求；
- irp = IoAllocateIrp(LowerDeviceObject->StackSize, FALSE);
（2）设置IRP要发往的设备栈Location（是更低层的设备，在这里就是它附加下的USB）的信息，
eg： MajorFunction、MinorFunction、Parameters.DeviceCapabilities.Capabilities
- nextStack = IoGetNextIrpStackLocation(irp);
- nextStack->MajorFunction= IRP_MJ_PNP;
- nextStack->MinorFunction= IRP_MN_QUERY_CAPABILITIES;
在以上代码中的IoGetNextIrpStackLocation是一个宏，它的定义如下：
- #define IoGetNextIrpStackLocation( Irp ) (\
- (Irp)->Tail.Overlay.CurrentStackLocation - 1 )
从以上宏可以看出：IRP结构体中存有当前的栈Location CurrentStackLoctation，而我们的IRP要发往的栈Location的获得方法就是原有栈的地址 - 1。
（3）设置IRP的完成例程；（在完成全程中就是把事件激活，这样KeWaitForSingleObject就能走下来）
（4）把IRP发送下去，并等待完成；
- ntStatus = IoCallDriver(LowerDeviceObject,
- irp);
- USB2COM_KdPrint( DBGLVL_MEDIUM,(" USB2COM_QueryCapabilities() ntStatus from IoCallDriver to PCI = 0x%x\n", ntStatus));
- if (ntStatus == STATUS_PENDING) {
- // wait for irp to complete
- KeWaitForSingleObject(
- &event,
- Suspended,
- KernelMode,
- FALSE,
- NULL);
当完成全程返回时， nextStack->Parameters.DeviceCapabilities.Capabilities = DeviceCapabilities;指针就存着我们的性能信息。
步五、获得USB的版本信息；
直接调用系统API：
- USBD_GetUSBDIVersion(&versionInformation);
2、处理系统PNP和电源管理请求的派遣函数
- DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_PNP] = USB2COM_ProcessPnPIrp;
在USB2COM_ProcessPnPIrp里case了以下几个消息：
IRP_MN_START_DEVICE 、IRP_MN_QUERY_STOP_DEVICE、IRP_MN_CANCEL_STOP_DEVICE、IRP_MN_STOP_DEVICE、
IRP_MN_QUERY_REMOVE_DEVICE、IRP_MN_CANCEL_REMOVE_DEVICE、IRP_MN_SURPRISE_REMOVAL、IRP_MN_REMOVE_DEVICE
文章<<Window XP驱动开发(九) USB WDM驱动开发实例 bulkusb >>中讲到的同类派遣函数，它只case 了以下：
IRP_MN_START_DEVICE、
IRP_MN_STOP_DEVICE 、IRP_MN_EJECT和IRP_MN_SURPRISE_REMOVAL
所以一比较，觉得USB2COM考虑得更全面。
（1）IRP_MN_START_DEVICE
与文章<<Window XP驱动开发(九) USB WDM驱动开发实例 bulkusb >>中的处理基本类似；
（2）IRP_MN_QUERY_STOP_DEVICE
与文章<<Window XP驱动开发(九) USB WDM驱动开发实例 bulkusb >>中的处理基本类似；
（3）IRP_MN_CANCEL_STOP_DEVICE
（4）IRP_MN_STOP_DEVICE、
（5）IRP_MN_QUERY_REMOVE_DEVICE、
（6）IRP_MN_CANCEL_REMOVE_DEVICE、
（7）IRP_MN_SURPRISE_REMOVAL、
（8）IRP_MN_REMOVE_DEVICE
3、当应用程序CreateFile时，调用USB2COM_Create
DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE] = USB2COM_Create;
步一、判断是否能接收一个新的IO请求
如果不能接收一个新的IO请求，那么直接返回。
- if ( !USB2COM_CanAcceptIoRequests( DeviceObject ) ) {
- ntStatus = STATUS_DELETE_PENDING;
- USB2COM_KdPrint( DBGLVL_DEFAULT,("ABORTING USB2COM_Create\n"));
- goto done;
- }
在以下的条件不能接收一个新的IO（判断的标志是我们自己标记的）：
1) 设备已经被移除了，
2) 从来没有被启动过,，
3) 已经停止了，
4) 有一个移除的请求还没处理，
5) 有一个停止的请求还没处理。
- //flag set when processing IRP_MN_REMOVE_DEVICE
- if ( !deviceExtension->DeviceRemoved &&
- // device must be started( enabled )
- deviceExtension->DeviceStarted &&
- // flag set when driver has answered success to IRP_MN_QUERY_REMOVE_DEVICE
- !deviceExtension->RemoveDeviceRequested &&
- // flag set when driver has answered success to IRP_MN_QUERY_STOP_DEVICE
- !deviceExtension->StopDeviceRequested ){
- fCan = TRUE;
- }
步二：开始从interface中的Pipe[0]中读（说明Interface的获取是在之前就完成的，是在USB2COM_ProcessPnPIrp
里case IRP_MN_START_DEVICE:完成的）
- StartReadIntUrb(
- DeviceObject,
- &interface->Pipes[0]
- );
（1）如果判断现在不能接收IO请求，那么就记录在extension中的IRP置为完成状态，然后返回；
（2）分配IRP、URB空间，并存到Extension->ReadIntUrbs数组中，再把Pipe句柄、Buffer、传送标志填入到URB结构体成员；
- irp = IoAllocateIrp(stackSize, FALSE);
- if(irp == NULL)
- {
- return STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;
- }
- urb = USB2COM_ExAllocatePool(NonPagedPool,
- sizeof(struct _URB_BULK_OR_INTERRUPT_TRANSFER));
- if(urb == NULL)
- {
- IoFreeIrp(irp);
- return STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;
- }
- deviceExtension->ReadIntUrbs[i].Irp = irp;
- deviceExtension->ReadIntUrbs[i].Urb = urb;
- deviceExtension->ReadIntUrbs[i].deviceObject = DeviceObject;
- deviceExtension->ReadIntUrbs[i].PipeInfo = PipeInfo;
- InitIntUrb(urb,
- PipeInfo->PipeHandle,
- deviceExtension->ReadIntUrbs[i].TransferBuffer,
- sizeof(deviceExtension->ReadIntUrbs[i].TransferBuffer),
- TRUE);
InitIntUrb为自己封装的函数，很简单，就是把数据填入到urb结构体中：
- VOID
- InitIntUrb(
- IN PURB urb,
- IN USBD_PIPE_HANDLE PipeHandle,
- IN PUCHAR TransferBuffer,
- IN ULONG length,
- IN BOOLEAN Read
- )
- {
- USHORT siz = sizeof(struct _URB_BULK_OR_INTERRUPT_TRANSFER);
- if (urb) {
- RtlZeroMemory(urb, siz);
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.Hdr.Length = (USHORT) siz;
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.Hdr.Function =
- URB_FUNCTION_BULK_OR_INTERRUPT_TRANSFER;
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.PipeHandle = PipeHandle;
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.TransferFlags =
- Read ? USBD_TRANSFER_DIRECTION_IN : 0;
- // short packet is not treated as an error.
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.TransferFlags |=
- USBD_SHORT_TRANSFER_OK;
- //
- // not using linked urb's
- //
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.UrbLink = NULL;
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.TransferBufferMDL = NULL;
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.TransferBuffer = TransferBuffer;
- urb->UrbBulkOrInterruptTransfer.TransferBufferLength = length;
- }
- }
（3）初始化IRP的栈Location及它的完成例程ReadIntUrbComplete，并把当前ReadIntUrbs的内存作为完成例程的Context；
（4）完成例程ReadIntUrbComplete的处理；
A、判断返回执行后返回的IRP、URB的状态，如果为未连接或取消那么就释放IRP及URB内存，并完成把extension中的IRP置为完成状态，然后直接返回；否则往下执行；
B、把IRP之前绑定的Buffer数据拷到InputBuffer中（现在的Buffer就是我们的结果数据）;
- KeAcquireSpinLock(&deviceExtension->InputBufferLock, &oldIrql);
- PushCircularBufferEntry(
- &deviceExtension->InputBuffer,
- &pIntUrbs->TransferBuffer[1],
- pIntUrbs->TransferBuffer[0]);
- KeReleaseSpinLock(&deviceExtension->InputBufferLock, oldIrql);
PushCircularBufferEntry为自己封装的函数：
把data内存中的len个数据拷到pBuffer中
- NTSTATUS
- PushCircularBufferEntry(
- IN PCIRCULAR_BUFFER pBuffer,
- IN PUCHAR data,
- IN ULONG len)
- {
- ULONG NextPosition;
- DbgPrint("Serial: PushCircularBufferEntry(data %p, len %d)\n", data, len);
- ASSERT(pBuffer);
- ASSERT(pBuffer->Length);
- if ((data == NULL) || (len == 0))
- return STATUS_INVALID_PARAMETER;
- do{
- NextPosition = (pBuffer->WritePosition + 1) % pBuffer->Length;
- if (NextPosition == pBuffer->ReadPosition)
- return STATUS_BUFFER_TOO_SMALL;
- pBuffer->Buffer[pBuffer->WritePosition] = *data++;
- pBuffer->DataLen++;
- pBuffer->WritePosition = NextPosition;
- }while(--len);
- return STATUS_SUCCESS;
- }
C、如果extension中有等待的IRP，且等待的事件中有SERIAL_EV_RXCHAR，那么通过SerialCompleteCurrentWait完成等待串口的等待IRP。
C、1 把当前IRP的取消完成例程置为NULL，根据包是否已经被取消标志pIrp->Cancel 及之前的IRP取消例程是否被执行过了，那么调用SerialCancelCurrentWait来取消。
注意SerialCancelCurrentWait中很重要的是要通过调用IoReleaseCancelSpinLock来释放系统的删除自旋锁。
- void
- SerialCancelCurrentWait( PDEVICE_OBJECT DeviceObject, PIRP pIrp )
- {
- PIO_STACK_LOCATION irpStack;
- PDEVICE_EXTENSION deviceExtension;
- DbgPrint("SerialCancelCurrentWait Enter Irp = %p\n",pIrp);
- ASSERT(pIrp);
- irpStack = IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp);
- deviceExtension = irpStack->DeviceObject->DeviceExtension;
- deviceExtension->CurrentWaitIrp = NULL;
- /*
- *All Cancel routines must follow these guidelines:
- * 1. Call IoReleaseCancelSpinLock to release the system's cancel spin lock
- * 2. ...
- */
- IoReleaseCancelSpinLock(pIrp->CancelIrql);
- pIrp->IoStatus.Status = STATUS_CANCELLED;
- pIrp->IoStatus.Information = 0;
- IoCompleteRequest(pIrp, IO_NO_INCREMENT);
- DbgPrint("SerialCancelCurrentWait Exit\n");
- }
C、2 如果没有被取消，那么把当前我们的事件返回给应用层，并完成IRP。
- deviceExtension->CurrentWaitIrp = NULL;
- deviceExtension->HistoryMask &= ~events;
- IoReleaseCancelSpinLock(OldIrql);
- pIrp->IoStatus.Information = sizeof(ULONG);
- pIrp->IoStatus.Status = ntStatus;
- *((ULONG *)pIrp->AssociatedIrp.SystemBuffer) = events;
- IoCompleteRequest (pIrp,IO_NO_INCREMENT);
D、完成当前的读IRP；
D、1 如果有当前读的Irp，那么把第（4）B、里得到的结果数据弹出到当前的读IRP中（通过当前读的IRP中的MdlAddress地址访问到内存）。
- if(deviceExtension->CurrentReadIrp)
- {
- ULONG haveLen;
- BOOLEAN returnWhatsPresent = FALSE;
- if(deviceExtension->SerialTimeOuts.ReadIntervalTimeout &&
- ( deviceExtension->SerialTimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier == 0) &&
- ( deviceExtension->SerialTimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant == 0)
- )
- {
- returnWhatsPresent = TRUE;
- }
- ioBuffer = MmGetSystemAddressForMdlSafe(deviceExtension->CurrentReadIrp->MdlAddress,NormalPagePriority );
- ioLength = MmGetMdlByteCount(deviceExtension->CurrentReadIrp->MdlAddress);
- KeAcquireSpinLock(&deviceExtension->InputBufferLock, &oldIrql);
- haveLen = CircularBufferDataLen(&deviceExtension->InputBuffer);
- if( (ioLength <= haveLen) || (returnWhatsPresent && (haveLen > 0)))
- {
- ioLength = (ioLength < haveLen) ? ioLength : haveLen;
- DbgPrint("Complete CurrentReadIrp ioLength = %d\n",ioLength);
- ntStatus = PopCircularBufferEntry(&deviceExtension->InputBuffer,ioBuffer,ioLength);
- KeReleaseSpinLock(&deviceExtension->InputBufferLock, oldIrql);
- deviceExtension->CurrentReadIrp->IoStatus.Information = ioLength;
- deviceExtension->CurrentReadIrp->IoStatus.Status = ntStatus;
- IoCompleteRequest(deviceExtension->CurrentReadIrp,IO_NO_INCREMENT);
- deviceExtension->CurrentReadIrp = DequeueReadIrp(deviceExtension);
- }
- else
- KeReleaseSpinLock(&deviceExtension->InputBufferLock, oldIrql);
- }
以上代码中MmGetSystemAddressForMdlSafe
- // 函数说明:
- // 此函数返回MDL映射的地址，如果此MDL还没有被映射，那么它将会被映射
- // 参数:
- // MemoryDescriptorList - 指向MDL的指针
- // Priority - 指向一个标志，该标记表明它是如何的重要,以至于这个请求在低的可用PTE条件下也成功了
- // 返回值:
- // 返回映射页的基地址，这个基地址和MDL的虚拟地址有同样的偏移地址.
- // 与MmGetSystemAddressForMdl不同，在失败时它会返回NULL，而不是bugchecking the system.
- // 版本说明：
- // 此宏在WDM 1.0中不同用，在WDM1.0的驱动中实现此功能是通过提供同步并set/reset MDL_MAPPING_CAN_FAIL bit.
- #define MmGetSystemAddressForMdlSafe(MDL, PRIORITY) \
- (((MDL)->MdlFlags & (MDL_MAPPED_TO_SYSTEM_VA | \
- MDL_SOURCE_IS_NONPAGED_POOL)) ? \
- ((MDL)->MappedSystemVa) : \
- (MmMapLockedPagesSpecifyCache((MDL), \
- KernelMode, \
- MmCached, \
- NULL, \
- FALSE, \
- (PRIORITY))))
第一个参数是deviceExtension->CurrentReadIrp->MdlAddress，我们从wdm.h可以看到它的定义：
- // 定义一个指向这个I/O请求的内存描述符(MDL)的指针,
- // 此域仅在I/O是“direct I/O"时被用
- PMDL MdlAddress;
D、2 判断是否能接收一个新的IO请求
如果不能接收一个新的IO请求或者Pipe[0]关闭了，那么直接返回。
D、3 循环发送IRP，并置完成例程为ReadIntUrbComplete。（这样，就又回到了（4）），何时结束呢？
结束条件：直至设备不能接收一个新的IO请求或未连接、取消。
所以处理当前读IRP是一直进行的。
步三：准备写interface中的Pipe[1] （说明Interface的获取是在之前就完成的）
- PrepareWriteIntUrb(
- IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject,
- IN PUSBD_PIPE_INFORMATION PipeInfo
- )
A、分配写的Irb 与 Urb空间。
B、保存Pipe[1]地址为deviceExtension->WriteIntUrb.PipeInfo存在extension中。
步四、用应用程序传进来的Pipe名字来查找Pipe；（从extension中保存的PipeInfo数组中获得，说明PipeInfo在之前就获得了）
应用程序的名字从当前IRP中的fileObject得到。
- ourPipeInfo = USB2COM_PipeWithName( DeviceObject, &fileObject->FileName );
步五、给应用程序返回步四中查找到的Pipe对应的Pipe信息，且如果设备不是D0状态那么就给设备上电；
- for (i=0; i<interface->NumberOfPipes; i++) {
- PipeInfo = &interface->Pipes[i]; // PUSBD_PIPE_INFORMATION PipeInfo;
- if ( ourPipeInfo == &deviceExtension->PipeInfo[i] ) {
- //
- // found a match
- //
- USB2COM_KdPrint( DBGLVL_DEFAULT,("open pipe %d\n", i));
- fileObject->FsContext = PipeInfo;
- ourPipeInfo->fPipeOpened = TRUE; // set flag for opened
- ntStatus = STATUS_SUCCESS;
- deviceExtension->OpenPipeCount++;
- // try to power up device if its not in D0
- actStat = USB2COM_SelfSuspendOrActivate( DeviceObject, FALSE );
- break;
- }
- }
