使用Windows虚拟设备驱动程序(VxD)之1
2019-11-17 05:32:49
供稿：网友
一、VxD介绍
本文介绍VxD的作用。假如Windows 95提供的标准VxD对你的硬件或者软件不能提供100％的兼容支持，你需要为你的硬件或者软件（包括16位
和32位软件）创建VxD。假如你想让Windows用户使用你的硬件或者软件的某些新特征，你也可以创建VxD。
本文介绍如何写VxD，讲述了创建VxD所需的结构、过程和调用，还给出了创建和测试VxD的步骤。VxD可以是静态的或者动态装载的，下面的内
容主要讲述静态VxD，不过关于格式和功能的内容两者都适用。
二、什么是VxD
VxD是一个治理例如硬件设备或者已安装软件等系统资源的32位可执行程序，使得几个应用程序可以同时使用这些资源。Windows通过使用VxD允
许基于Windows的应用程序实现多任务。VxD在与Windows的连接工作中处理中断，并在不影响其它应用程序的执行的情况下为特定的应用程序执
行I/O操作。大多数VxD治理硬件设备，也有一些VxD治理或代替与之相关的软件，例如ROM BIOS例程。VxD可以包含必须在相应设备上执行的设备相关代码，也可以依靠其它软件去执行这些对设备的操作。任何情况下，VxD都会为每一个应用程序保留该设备状态的记录，保证无论何时一个应用程序继续执行该设备均处于正确状态。
一些VxD仅仅治理已安装软件，例如MS-DOS设备驱动程序或者TSR程序，这样的VxD通常包含仿真这些软件或者保护这些软件用于正在运行的应用
程序的数据的代码。VxD有时还用于提高已安装软件的性能，Intel兼容CPU执行32位的VxD比执行16位的MS-DOS设备驱动程序或者TSR程序有更高的效率。
三、标准VxD
Windows包括多种VxD，用于支持公共硬件设备和可安装软件。在某些情况下，可能需要修改VxD以提供新的特征或者支持非标准硬件。
Windows提供许多不预备修改，但能够辅助支持其他VxD的VxD。例如：许多VxD使用V86内存治理器（V86MMGR）和虚拟可编程中断控制器设备
（VPICD）提供的功能保存V86模式内存和答应硬件中断请求。要取得开发VxD的帮助，Windows 95设备驱动程序开发工具包（DDK）包括了大量可用设备驱动程序的源代码。
四、创建VxD
你可以通过修改VxD例子程序或者自己手工创建来创建VxD。你可以用汇编语言来写VxD，也可以用高级语言（例如C语言）来写一部分VxD。
要创建一个VxD，需要以下步骤：
1、阅读硬件手册中关于描述这种型号硬件VxD的章节。
2、写出所需的控制过程，VxD服务和API函数。
3、建立为VxD标识适当模块名的模块定义文件，并引出需要的设备描述块。
4、汇编连接VxD。
5、用调试版Windows 95测试VxD，要获得更多关于调试VxD的信息，请参阅相关资料（可以用Soft-ICE调试——译者注）。
6、为VxD和相关文件建立安装文件（INF文件），通过修改注册信息和向Windows的SYSTEM目录和相关目录拷贝文件来安装VxD。
7、建立最终发行软件包。
五、你需要怎样开始
本文假定你是一位有经验的汇编语言程序员，而且熟悉Intel兼容处理器的指令集和系统结构。在某些非凡情况下，你还应该懂得下列内容：
保护模式和虚拟8086（即V86——译者注）模式。
平坦内存模式
中断和异常处理
保护和特权级
段和页式内存治理以及错误处理
输入和输出保护以及错误处理
本文也假定你已经熟练了解专门硬件的特征和相应的ROM BIOS例程以及其他可安装软件。
六、写一个VxD
许多情况下，写一个VxD用来代替一个由Windows 95提供的标准VxD。然而，大多数情况下，写一个VxD是用来支持新硬件设备或者软件的，在这
种情况下，通常手工创建一个VxD比修改已经存在的VxD要轻易，原因是大多数VxD都是设备相关的。然而，已存在VxD的源代码需要尽可能地仔
细分析，原因是它们可能包含通用的格式和结构，以及说明怎样使用VMM和VxD服务去实现有用的功能。
写一个VxD需要下列步骤：
1、建立包含VxD各个段，VxD声明，设备控制过程，处理系统控制消息过程的基本部分和API过程的基本部分的VxD框架。
2、加入实模式初始化过程（可选）。
3、完成处理初始化消息的过程。这些过程应该能够初始化控制块，分配全局内存以及安装中断、I/O捕捉和页错误回调过程。
4、完成处理不同中断和错误的回调过程。
5、为服务加入服务表定义和声明（可选）。
6、完成API过程（可选）
7、完成处理系统控制消息的过程以建立和删除虚拟机。
在写一个VxD的过程中，你可以安装该VxD并在调试器控制下运行Windows，在该VxD中设置断点监视该VxD治理的中断，这样可以帮助你查明该VxD是否正确工作。
1、VxD段
VxD可以包含下面5个段的一些组合：
1、VxD_CODE段：保护模式代码段（必须）。该段包含VxD系统控制过程、回调过程、服务和API过程。该段用宏VxD_CODE_SEG和VxD_CODE_ENDS
定义开始和结束，也可命名为_LTEXT。
2、VxD_DATA段：保护模式数据段（必须）。该段包括设备描述表、服务表和部分VxD全局数据。该段用宏VxD_DATA_SEG和VxD_DATA_ENDS定义开
始和结束，也可命名为_LDATA。
3、VxD_ICODE段：保护模式初始化代码段（可选）。该段一般包括只在VxD初始化过程中使用的过程和服务，VMM在Init_Complete消息发生后丢弃
此段。该段用宏VxD_ICODE_SEG和VxD_ICODE_ENDS定义开始和结束，也可命名为_99vEXT。
4、VxD_IDATA段：保护模式初始化数据段（可选）。该段一般包括初始化过程和服务使用的数据，VMM在Init_Complete消息发生后丢弃此段。该
段用宏VxD_IDATA_SEG和VxD_IDATA_ENDS定义开始和结束，也可命名为_IDATA。
5、VxD_REAL_IN99v段：实模式初始化段（可选）。该段包含实模式初始化过程和数据，VMM在装载VxD其它部分之前调用此过程，过程返回后丢弃
此段，该段用宏VxD_REAL_IN99v_SEG和VxD_REAL_IN99v_ENDS定义开始和结束，也可命名为_RTEXT。
除实模式初始化段以外，所有代码和数据段均为32位平坦内存模式的保护模式段，这就是说定义在保护模式段中的过程和数据均为32位的偏移
量。当VMM装载VxD时，按照VxD在内存中的实际位置修正所有的偏移量。因此，在保护模式段中使用普通OFFSET命令（伪操作，下同——译者注）
处应该使用OFFSET32宏，OFFSET32宏定义的偏移量为连接器确定了正确的偏移量修正信息。
VxD不能改变CS、DS、ES和SS段寄存器，VxD能够使用FS和GS段寄存器。
2、保护模式指令
VxD的源程序文件必须以.386p命令开始，以通知汇编器答应保护模式指令。虽然VxD工作在0特权级，但也不应该用保护模式指令去修改CPU的
运行，例如修改全局描述符（选择子——译者注）或中断描述符以及修改任务状态段或寄存器，这样做可能会对Windows运行有不利影响。唯一的
例外情况是当该VxD为虚拟数学协处理器设备驱动程序（VMCPD），答应修改CR0寄存器中的80387位。
3、包含（Include）文件
包含文件定义了VxD需要的宏、结构、符号和服务表，用于声明段和过程以及使用VMM和其它VxD服务。下面是每个包含文件包含的公共服务定义、
宏和符号定义列表：
1、VMM.INC：包含所有的VMM服务以及所需的宏和符号，例如Declare_Virtual_Device和VMMCall。
2、DEBUG.INC：包含在调试终端上输出信息和执行各种数据检查的宏。这些宏的功能由定义了调试符号的VxD在汇编时该文件生成的代码实现。
3、VPICD.INC：包含为虚拟可编程中断控制器设备（VPICD）定义的所有服务、宏和符号。VPICD处理所有的中断，所以许多VxD需要VPICD服务。
4、SHELL.INC：包含虚拟外壳设备提供的公共服务的定义。虚拟外壳设备提供对例如MessageBox这样的Windows函数的调用，可以让VxD显示对话框。
4、VxD声明
每一个VxD都要声明一个名称、一个版本号、一个初始化顺序和一个设备控制过程，许多虚拟设备驱动程序还声明一个设备标识和一些API过程。
VxD一般使用Declare_Virtual_Device宏来实现这些声明，例如：
Declare_Virtual_Device VSAMPLED, 4, 0, VSAMPLED_Control, /
VSAMPLED_Device_ID, VSAMPLED_Init_Order, /
VSAMPLED_V86_API_Handler, /
VSAMPLED_PM_API_Handler
本例声明了一个VxD实例—
