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Delphi驱动开发研究第一篇--实现原理

作者:admin 来源:未知 日期:2010/4/8 8:18:38 人气: 标签:驱动

作者:mickeylan

Delphi能不能开发Windows的驱动程序(这里的驱动程序当然不是指VxD了^_^)一直是广大Delphi fans关注的问题。姑且先不说能或者不能,我们先来看看用Delphi开发驱动程序需要解决哪些技术上问题。
    Delphi的链接器是无法生成Windows内核模式程序的,因此用delphi无法直接生成驱动程序。M$的链接器是可以生成Windows内核模式程序的,那么是否可以用Delphi生成目标文件,然后用M$链接呢?要这么做必须要解决以下的问题:
    Delphi生成的目标文件是OMF格式的,而M$ link虽然声称支持OMF格式的目标文件,但基本无用。最好能将OMF格式转换成COFF格式,EliCZ大侠的OMF2D正好可以解决这个问题。解决了目标格式的问题,一切都OK了吗?远没这么简单。继续之前,让我们先来看一下著名的DDDK吧。
    DDDK(Delphi Driver Development Kit)是The Hacker Defender Project team发布的一个用Delphi开发Windows驱动程序的工具包,目前最新版是0.0.4版。DDDK是将常用的驱动API用Delphi做了层包装放在DDDK单元中,就像下面这样:

unit DDDK;

interface

const
   NtKernel='ntoskrnl.exe';
……
procedure IoCompleteRequest(Irp:PIrp;PriorityBoost:Integer); stdcall;
      ……
implementation
procedure krnlIoCompleteRequest(Irp:PIrp;PriorityBoost:Integer); stdcall; external NtKernel   name 'IoCompleteRequest';

procedure IoCompleteRequest(Irp:PIrp;PriorityBoost:Integer); stdcall;
begin
   krnlIoCompleteRequest(Irp,PriorityBoost);
end;
……

然后在每次链接驱动文件之前,用omf2d对dddk.obj中需要引入的驱动API做以下的处理:
omf2d inc\DDDK.obj /U- /CEIoCompleteRequest=_IoCompleteRequest@8 2>nul将DDDK.obj中的IoCompleteRequest改成_IoCompleteRequest@8,为什么要这样做呢?那是因为诸如ntoskrnl.lib之类的导入库都是coff格式的,coff格式就是这样命名的。完成这步以后就可以调用m$ link将目标文件链接成驱动文件了。
    这样做虽然可以生成正确的驱动文件,但缺点也是明显的。将驱动API用delphi包装,这些用delphi包装的函数不管是否使用都会被链接到最终生成的驱动文件中,这样会增加驱动文件的尺寸,而且通过delphi的封装函数再去调用驱动API效率也会受影响,还有就是每次链接前都要用omf2d inc\DDDK.obj /U- /CEIoCompleteRequest=_IoCompleteRequest@8去转换delphi的目标文件,既麻烦又容易出错。有没有更好的办法呢?
    omf2d的工作就是将delphi的命名方法转换成coff的_xxxxxxx@xx格式,默认omf2d会去掉前导下划线和@xx后缀,可以用/U_*开关让omf2d不删除前导下划线,如果我们再有没有@xx后缀的导入库,那问题就简单多了。但m$并没有提供没有@xx后缀的导入库,那就让我们自己做一个吧^_^,其实很简单,比如我们要生成hal.dll的导入库,只需要编辑一个如下内容的hal.def文件:
LIBRARY         HAL.DLL

EXPORTS
        ExAcquireFastMutex                
        ExReleaseFastMutex                
        ExTryToAcquireFastMutex           
        HalAcquireDisplayOwnership        
        HalAdjustResourceList             
        HalAllProcessorsStarted
        ……

然后用LINK /LIB /MACHINE:IX86 /DEF:hal.def /OUT:hal.lib命令就可以生成我们需要的没有@xx后缀的导入库文件了。有了这个文件,再加上本人开发的rmcoff工具,事情就好办多了。下面就让我们开始用delphi来开发一个简单的驱动程序beeper吧。
    这个驱动程序是从Four-F的KmdKit里的beeper转换过来的,程序的目标就是通过访问端口让PC的扬声器发声,程序通过三种方法让扬声器发声,一种是直接访问端口,一种是调用hal.dll的READ_PORT_UCHAR和WRITE_PORT_UCHAR访问端口,第三种方法则是调用hal.dll的HalMakeBeep函数。
unit beeper;

interface

uses windows, DDDK, hal;

function _DriverEntry(DriverObject:PDriverObject;RegistryPath:PUnicodeString):NTSTATUS; stdcall;

implementation

const
      TIMER_FREQUENCY:DWORD = 1193167;      {1,193,167 Hz}
      OCTAVE:DWORD              = 2;            {octave multiplier}
      PITCH_C:DWORD             = 523;          {C            -      523,25 Hz}
      PITCH_Cs:DWORD            = 554;          {C#           -      554,37 Hz}
      PITCH_D:DWORD             = 587;          {D            -      587,33 Hz}
      PITCH_Ds:DWORD            = 622;          {D#           -      622,25 Hz}
      PITCH_E:DWORD             = 659;          {E            -      659,25 Hz}
      PITCH_F:DWORD             = 698;          {F            -      698,46 Hz}
      PITCH_Fs:DWORD            = 740;          {F#           -      739,99 Hz}
      PITCH_G:DWORD             = 784;          {G            -      783,99 Hz}
      PITCH_Gs:DWORD            = 831;          {G#           -      830,61 Hz}
      PITCH_A:DWORD             = 880;          {A            -      880,00 Hz}
      PITCH_As:DWORD            = 988;          {B            -      987,77 Hz}
      PITCH_H:DWORD             = 1047;         {H            - 1046,50 Hz}
      { We are going to play c-major chord }

      DELAY:DWORD               = $18000000;       {for my ~800mHz box}

      TONE_1:DWORD              = 1141;
      TONE_2:DWORD              = 905;
      TONE_3:DWORD              = 1568;       {for HalMakeBeep}

      STATUS_DEVICE_CONFIGURATION_ERROR:DWORD =      $00C0000182;

procedure MakeBeep1(dwPitch: DWORD); stdcall; assembler;
asm
      cli
      mov al, 10110110b
      out 43h, al
      mov eax, dwPitch
      out 42h, al
      mov al, ah
      out 42h, al
      {Turn speaker ON}
      in al, 61h
      or      al, 11b
      out 61h, al
      sti
      push eax
      mov eax, DELAY
@@1:
      dec eax
      jnz @@1
      pop eax
      cli
      {Turn speaker OFF}
      in al, 61h
      and al, 11111100b
      out 61h, al

      sti
end;

procedure MakeBeep2(dwPitch: DWORD); stdcall;
var
      dwPort, i: DWORD;
begin
      asm
        cli;
      end;
      WRITE_PORT_UCHAR(PUCHAR($43), $b6);
      WRITE_PORT_UCHAR(PUCHAR($42), dwPitch and $FF);
      WRITE_PORT_UCHAR(PUCHAR($42), ((dwPitch shr 8) and $FF));
      dwPort := READ_PORT_UCHAR(PUCHAR($61));
      dwPort := dwPort or 3;
      WRITE_PORT_UCHAR(PUCHAR($61), dwPort);
      asm
        sti
      end;
      for i := 1 to DELAY do
      begin
      end;
      asm
        cli
      end;
      { Turn speaker OFF }
      dwPort := READ_PORT_UCHAR(PUCHAR($61));
      dwPort := dwPort and $FC;
      WRITE_PORT_UCHAR(PUCHAR($61), dwPort);
      asm
        sti
      end;
end;

function _DriverEntry(DriverObject:PDriverObject;RegistryPath:PUnicodeString):NTSTATUS; stdcall;
var
      i: integer;
begin
      MakeBeep1(TONE_1);
      MakeBeep2(TONE_2);
      HalMakeBeep(TONE_3);

      for i := 1 to DELAY do
      begin
      end;
      HalMakeBeep(0);
      Result := STATUS_DEVICE_CONFIGURATION_ERROR;
end;

end.


unit hal;

interface

uses
      Windows;

const
      NtHal = 'hal.dll';

function HalMakeBeep(Frequency: ULONG):BOOLEAN; stdcall;
function READ_PORT_UCHAR(Port:PUCHAR):UCHAR; stdcall;
procedure WRITE_PORT_UCHAR(Port: PUCHAR; Value: UCHAR); stdcall;

implementation

function HalMakeBeep(Frequency: ULONG):BOOLEAN; stdcall; external NtHal name '_HalMakeBeep';
function READ_PORT_UCHAR(Port:PUCHAR):UCHAR; stdcall; external NtHal name '_READ_PORT_UCHAR';
procedure WRITE_PORT_UCHAR(Port: PUCHAR; Value: UCHAR); stdcall; external NtHal name '_WRITE_PORT_UCHAR';

end.

1.    用dcc32 –U ..\include -B -CG -JP -$A-,C-,D-,G-,H-,I-,L-,P-,V-,W+,Y- beeper.pas生成目标文件(此处的..\inc是我保存相关delphi单元文件的目录,你的可能不是这个目录哟)
2.    用rmcoff beeper.obj 处理delphi目标文件的相关符号并将目标文件从OMF格式转换成COFF格式,使其能被m$ link链接
3.    用link /NOLOGO /ALIGN:32 /BASE:0x10000 /SUBSYSTEM:NATIVE /DRIVER /ENTRY:DriverEntry ..\lib\hal.lib beeper.obj /OUT:beeper.sys生成最终的驱动文件。执行完以上的步骤,在你的目录下就会生成一个beeper.sys文件了。把它拷贝到KmdKit的beeper目录中,用它的SCP文件加载,PC的喇叭果然发出的清脆的声音,证明我们的delphi驱动是正确的。用此种方法生成的beeper.sys只有1376字节,只比用KmdKit的汇编代码的beeper.sys大几百个字节,而用DDDK生成的beeper.sys则要超过3K。


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