基于WDF的PCIe驱动程序开发.docx

### 基于WDF的PCIe驱动程序开发 #### WDF与WDM对比 - **WDM（Windows Driver Model）**：自Windows 2000以来的标准驱动程序模型，要求开发者同时处理硬件交互与操作系统内核的操作，增加了驱动程序开发的复杂度和潜在错误的风险。 - **WDF（Windows Driver Foundation）**：为了简化驱动程序开发并提高系统稳定性，微软推出了WDF。WDF主要分为两个部分：UMDF（User Mode Driver Framework，用户模式驱动程序框架）和KMDF（Kernel Mode Driver Framework，内核模式驱动程序框架）。对于涉及内核操作的应用场景（如PCIe驱动），通常选择KMDF。 #### WDF的关键特性 - **WDF类型与WDM类型的对应关系**： - `WDFDRIVER` 对应 `DRIVER_OBJECT`：表示驱动程序实例。 - `WDFDEVICE` 对应 `DEVICE_OBJECT`：表示设备实例。 - `WDFREQUEST` 对应 `IRP`：表示输入输出请求包。 - `WDFQUEUE` 对应 `DPC` 队列：表示延迟过程调用队列。 - `WDFINTERRUPT` 对应 ISR & DPC for ISR：表示中断服务程序。 - **设备管理**：在WDF中，驱动程序的主要职责是在`DriverEntry`函数中初始化`WDFDRIVER`对象，而具体的设备管理任务则由框架提供的`DioEvtDeviceAdd`函数处理。此函数会在合适的时机被调用，用于初始化PnP（即插即用）和电源管理相关的结构，并创建设备对象。 - **请求队列**：WDF引入了一个新概念——请求队列，它允许设备拥有一个或多个请求队列，每个队列都有自己的处理模式： - **WdfIoQueueDispatchSerial**：将请求串行化处理。 - **WdfIoQueueDispatchParallel**：并行处理请求，每个请求到来时立即调用相应的IO回调函数。 - **WdfIoQueueDispatchManual**：手动分发请求，需要开发者显式调用`EvtIoStart`事件处理函数。 - **中断处理**：WDF使用面向对象的方法封装了WDM中的中断处理回调函数，简化了中断处理逻辑。 - **电源管理**：为了支持复杂的电源状态转换，WDF提供了额外的回调函数，帮助开发者简化电源管理代码的编写。 #### 架构 - **WDF概述及开发环境搭建**：对于不熟悉PCI/PCIe驱动开发的新手来说，首先需要理解WDF的基础知识以及如何设置开发环境。这通常包括安装必要的工具（如Visual Studio 2013和WDK 8.1）、配置编译器、创建项目模板等步骤。 - **程序编写**：接下来，开发者需要学习如何实际编写基于WDF的PCI/PCIe驱动程序。这包括如何初始化设备、设置请求队列、处理中断和服务请求等关键环节。 - **案例分析**：通过一个具体的案例来说明如何使用大约500行代码实现一个基本的PCIe接口卡驱动程序。案例可以包含具体代码示例和调试技巧，以便读者更好地理解和应用所学知识。 - **结论**：最终，目标是让读者能够独立完成一个完整的PCIe接口卡驱动程序开发项目，并理解其背后的原理和技术细节。 基于WDF的PCIe驱动程序开发是一种高效且可靠的解决方案，它通过封装底层细节和提供高级抽象，大大降低了驱动程序开发的难度，同时也提高了系统的稳定性和可靠性。