第12章设备驱动程序 计算机早期的程序员直接在硬件水平上编写各类程序。每个程序都必须直接涉及卡 的读写器、打印机和其它一些与计算机相联系的设备。于是程序员不得不掌握有关处理错 误类型、处理正确输入和输出等方面的各种知识。 随着计算机的发展，程序员发现这种重复工作所花的时间完全是没有必要的。外部设 备的处理程序渐渐成为加到程序上的标准项目。不久，这些处理程序被选进了原始操作系 统之中，在这个系统内，所有程序都可以使用设备处理程序或驱动程序的相同配置。 在最早的操作系统中，不同的设备驱动程序编码组成了该系统的整个部分，并以复杂 的方式与系统其它部分之间发挥作用。要使设备驱动程序更加独立，系统程序员可在启动 过程中，把设备驱动程序作为必要的部分来装入。 尽管大多数重要的操作系统都有一定的灵活性，但只有DOS才为用户提供了最大程 度的灵活性，可方便地安装各类驱动程序。许多微机操作系统都需要冗长的修补来完成提 前编写的驱动程序和系统配置文件所能完成的事情。 对于大多数用DOS进行工作的人来说，他们与驱动程序的唯一联系就是从发布磁盘 来安装它们，并在CONFIG.SYS文件中创建所需项（稍后将介绍这些页）。用户则只需遵 循程序所给出的指导，一行一行地进行修改。在有些系统中，甚至不需要这种联系，因为安 装程序可以自己完成这种改变。 最后大多数程序员开始对他们自己的技术相当信赖并决定编写一个设备驱动程序。 富有经验的汇编语言程序员发现这个任务相对较容易—他们只需遵循一个公式般的约 定。如果能正确遵守此约定，驱动程序就能正常运行。许多程序员没有成功，因为他们没 有坚持严格的规则，即执行驱动程序必须做的事情，以及必须以某种方式使用驱动程序。 本章的目的就是要说明编写设备驱动程序的方法。 为了获得最高速度和编程的便利性，在PC机上的设备驱动程序通常用汇编语言来 编写。尽管设备驱动程序的一些部分能用C语言编写，但在获得正确结构及减少额外开 销方面会产生问题。设备驱动程序有严格的结构，而用C编译的模型只能提供功能性的 服务。若使用C来为驱动程序建立功能，就必须从汇编语言部分开始，该部分获得初始控 制，然后调用所需的C例程。不能调用C的库函数，因为其中的许多都是DOS功能（不允 许驱动程序调用DOS服务。本章的“驱动程序初始化”一节将更多地介绍这方面的内容）。 用汇编语言编写整个驱动程序有3个理由： ·设备驱动程序是所有的设备访问的核心，所以必须把它紧凑地编程以节约执行时 间和内存空间。 305页 . 驱动程序布局是严格定义的；只有汇编语言才能提供所需的布局控制。 . 必须在特定的时间去操纵特定的CPU寄存器，从C中很难做到这一点。 用C来编写设备驱动程序在UNIX世界中是很普遍的，但接口要求却不一样。汇编 语言前端链接并控制了操作系统。用C编写驱动程序则可能很好笑（并且是失败的）。 在建立设备驱动程序之前，应该知道设备驱动程序的使用方法和它的工作方式，然后 才能建立该程序。 知道了驱动程序，就要建立驱动程序的外壳程序，在其中增加另外的程序来为真实设 备编写真实驱动程序。首先让我们看看驱动程序的类型以及它们的工作方式。 12.1 驱动程序的类型 设备驱动程序有两个基本类型——字符设备和块设备，二者是根本不同的。现在先看 看它们的差异。 12．1．1字符设备驱动程序 字符设备是面向字节的设备，如打印机端口或串行端口。所有与设备的通信都发生在 一个个字符的基础之上。 字符设备的输入和输出在两个基本模式之一内进行：处理过的和原始模式。在处理过 的模式中，DOS从驱动程序每次要求一个字符并在内部缓冲输入。特殊的键组合如Ctrl- C和回车键由DOS处理。在原始模式中，DOS不缓冲数据，也不寻找和对Ctrl-C或回车 键产生反应。但DOS请求输入固定数目的字符，该请求直接传递给驱动程序；回答则是由 驱动程序所读取的字符组成的。 字符设备名（如CON、AUX和LPT）能达到8个字符那么长（像文件名一样）。8个字 符的限制是因为设备头的驱动程序名只有8个字符（“设备头”一节将讨论头）。这个限制 在DOS中是故意设计成这样的，目的是使用相同的I/O例程来处理命名的文件和设备。 它也使访问与系统中已存在的驱动程序具有相同名字的文件成为不可能；如果遇上了与 设备同名的文件，就由这些例程来访问驱动程序。 12．1．2块设备驱动程序 块设备处理磁带和磁盘上的数据块。每次访问块设备都把数据以合适的块大小进行 传递。在块设备中，没有与字符设备驱动程序那样的处理过的模式和原始模式。 驱动器字母分配给了块设备，块设备变成了一个或多个系统逻辑驱动器（如A、B和 c）。单个块设备驱动程序能操纵多个硬件单元或把一个硬件单元映射成多个逻辑驱动 器。每个逻辑驱动器都有基本文件系统这样的结构，它包含一个FAT（文件分配表）和根 目录（这些结构的其它情况，请看第2章和第8章）。 306页 12．2设备驱动程序的工作方式 应用程序调用DOS的Int 21h来执行任何I／O功能时，设备驱动程序会涉及几乎每 种情况（除非这些系统功能用作扩展出错处理）。让我们看一个实例，在其中我们要向磁盘 上的文件里输入内容。 不论是把文件写操作当作DOS调用，还是使用函数库中的函数，应用程序都要设置 寄存器，并调用Int 21h（DOS服务例程）来操纵磁盘I/O。服务例程获得控制时，它反过来 设置并调用Int 26h（绝对的磁盘写）。 Int 26h在内存的保留区域设立请求头（驱动程序的 命令缓冲区），并调用操纵磁盘的设备驱动程序策略例程。该例程只是保存请求头的地址， 并把控制返回到中断处理程序。 然后，DOS调用驱动程序的中断部分（它的名字，像策略例程一样并不反映它的功 能）。这个部分读请求头。并确定请求的内容。接着，它把控制传递给合适的内部例程，并 调用BIOS磁盘写功能—Int 13h来执行磁盘写操作。完成磁盘写操作后，控制就从链中 返回到应用程序，并调整状态码来反映每个调用例程所希望的状态。 图12．1显示了这些事件的系列。每一步都涉及把控制传递给更低水平的例程，直到 发生磁盘写操作。 图12．1请求磁盘写 307页 这些步骤都代表了磁盘的单一操作；这样对驱动程序的调用可能很多。若在文件调用 中使用高级语言源代码，可能需要对磁盘进行另外的访问来在磁盘上阅读FAT、分配空 间并更新参数。这样的话，驱动程序可能极忙。 尽管这个例子很复杂，但可以用对BIOS的调用来操纵它。不必担心“地下又黑又暗” 的接口细节（硬件操作）。在每个PC机和兼容机上，都假定BIOS能够使所有设备看起来 像一套标准的设备。但加上一个自定义的片段又怎么样呢？图12．2显示了所发生的事情。 驱动程序必须直接操纵新的硬件，因为没有BIOS来处理接口的细节。 图12．2常规设备驱动程序 向系统添加一块插板，即加上一项新功能的话，必须加上一个新的设备驱动程序。如 加上cD-ROM驱动器、鼠标、局部网络卡或音乐合成器一类的硬件，则加上的硬件就是设 计原始PC系统软件时未曾考虑过的设备。MS-DOS没有软件来处理鼠标设备。与鼠标一 起所带的驱动程序必须直接与硬件打交道。复杂性便从这里开始。要把这个硬件与系统 连接起来，就需要驱动程序。 通过驱动程序进行磁盘访问的实例（参看图12．1）隐藏了一个重要事实：BIOS已经 注意到硬件的细节，并处理所有的定时、位处理等操作。对于一个自定义的添加设备驱动 程序，必须直接处理有关硬件的细节问题。 向系统添加硬件的新片段，并为它编写驱动程序时，必须考虑到所有的接口细节。例 如，如果是添加一个模拟数字转换器，以便读取某个仪器的数据，就必须在硬件水平上服 务于芯片。如果要观察定时限制或处理其它问题就必须了解它们。 有关特殊插板的工作接口的介绍超出了本书的范围。要编写好一个成功的接口，必须 308页 具有想运行的硬件的详细知识。有一点考虑不到也是不可接受的。本书提供了一个框架 能让你的驱动程序运行起来，利用它，既可以为加进系统中的硬件新片段编写驱动程序 也可以为已存在的硬件编写驱动程序。 12．3设备驱动程序的结构 设备驱动程序由三个部分组成：设备头、策略例程和中断例程。在DOS 2．0版中驱 动程序必须是没有起始地点（ORG0，或没有语句）的内存映象（或COM程序）。而且它必 须编写成一个FAR程序。EXE2BIN程序可把汇编过的驱动程序变成一个映象文件，而且 系统在引导操作过程中安装该映象。常规情况下，驱动程序常带有扩展名.SYS（或者有时 是.BIN）。文件扩展名变成.SYS，可防止人们偶尔把驱动程序当作一个程序来执行。 在DOS3．0版和更高的版本中，驱动程序以EXE格式而成为目标文件。操作系统同 样地能正确安装它们。但要保持与DOS 2．0版的向下兼容性，大多数编写驱动程序的人 都用coM格式来工作（DOS 1.0版没有准备可安装的驱动程序）。本章的实例都是COM 类型的驱动程序。 本节讨论驱动程序的结构。首先看看设备头——驱动程序的最重要部分。 表12．1驱动程序属性字 位 意 义 FEDCBA98 76543210 ........ .......1 标准输入设备 ........ .......0 非标准输入设备 ........ ......1. 字符设备：标准输出设备 块设备：能处理32位扇区数（V4独有） ........ ......0. 字符设备：非标准输出设备 块设备：不能处理32位扇区数（V4独有） ........ .....1.. NUL设备 ........ .....0.. 非NUL设备 ........ ....1... 时钟设备 ........ ....0... 非时钟设备 ........ ...1.... 驱动程序服务Int 29h .....000 000..... 在V3．2之前保留（设置成0） ........ ..0..... 在V3．2和更高版本中保留（设置成0） ........ .1...... 驱动程序支持通用的IOCTL（V3．2和更高版本） ........ .0...... 驱动程序不支持通用的IOCTL(V3．2和更高版本） .....000 0....... 在V3．2和更高版本中保留（设置成0） ....0... ........ 支持OPEN/CLOsE／可移动的介质（V3和更高版本） ....1... ........ 支持OPEN/CLOSE／可移动的介质（v3和更高版本） ...0.... ........ 保留（设置成0） ..1..... ........ 字符设备：设备不支持“输出直到忙”操作 块操作：IBM块格式 309页 （续） 位 意义 FEDCBA98 76543210 ..0..... ........ 字符设备:设备支持“出直到忙”操作 块操作：非IBM块格式 .1...... ........ 支持IOCTL .0...... ........ 不支持IOCTL 1....... ........ 字符设备 0....... ........ 块设备 12．3．1设备头 设备头是一个18个字节的区域，被划分成五个域（见图12．3）。 图12.3设备头的组成 下面介绍这五个域的含义。 ．下一个驱动程序指针。4个字节初始化为-1（FFFFFFFFh）。 DOS用这个域装入 驱动程序表中下一个驱动程序的指针。表中的最后一个驱动程序标记为-1（只有 该指针的偏移值部分必须是-1；而段值部分则可以为0）。 ．驱动程序属性字。这两个字节定义了驱动程序特性（见表12.1）。 ．策略例程偏移值。它是驱动程序内策略例程的两字节偏移值。 ．中断例程偏移值。它是驱动程序内中断例程的两个字节偏移值。 ．设备名。若设备为字符设备，后面就会出现8个字符、向左边对齐、不足部分补空 格的设备名。如果该设备名与已存在的设备的名字相同，新的驱动程序就会取代 已存在的设备。如果该设备为块设备，本域的第一字节就是与驱动程序相关的逻 辑驱动程序器号；其它字节被忽略（DOS的一些版本还包括可引导块设备的特殊 信息）。 DOS在初始化自己后，便建立了标准设备驱动程序的链表；在每个驱动程序中的下 一个驱动程序的指针提供了链表中下一个驱动程序的地址（见图12．4）。链中的最后一个 驱动程序有一个-1指针来指示链的结束。 310页 图12．4驱动程序链 DOS在最后读取CONFIG.SYS文件时，已建立起了一条驱动程序链。新的驱动程序 会加到链头上（见图12．5）。 图12．5向驱动程序链添加一个新的驱动程序 DOS先寻找字符设备驱动程序，它搜索驱动程序链找到与所请求的名字相匹配的驱 动程序名。 DOS从驱动程序链表的起点开始检查驱动程序名字看看是否与所请求的名字 匹配。若不是，则查寻下一个驱动程序指针域来找到表中的下一个驱动程序，并且DOS也 在那里检查。DOS在链中检查每个驱动程序（它跳过块设备驱动程序）直到发现所需的驱 动程序或链表的末端（在下一个驱动程序指针域中标记为-1） 新的驱动程序总是加到链表的开始（参见看图12．5）。然后，DOS搜寻驱动程序时，它 首先检查新的驱动程序。如果加上的驱动程序，其名字与已存在的驱动程序名字相同（如 加上一个新驱动程序名字为PRN——与打印机驱动程序名字相同），则新的驱动程序将 “取代”已存在的那一个，因为一次搜索总会导致使用新的驱动程序，而不是旧的同名的驱 311页 动程序。 ANSI．SYS驱动程序包含在CONFIG.SYS文件中时都是以这种方式来工作的。它 与控制台驱动程序有相同的名字（CON）；把ANSI．SYS驱动程序加到驱动程序链上 时，无论何时进行控制台操作，都会首先找到该驱动程序。然后所有控制台操作都通过 ANSI．SYS驱动程序而不是通常的DOS控制台驱动程序来进行。 要说明建立驱动程序及用它进行工作的方式，让我们建立一个实际例子（或至少是真 实驱动程序的工作外壳程序）。列表12．1就是一个叫做drvr.asm的真实驱动程序头。在 本章后面将介绍把这个驱动程序汇编成实际上不做任何事情的驱动程序。该驱动程序是 一个可添加更多实际应用程序的外壳程序。 列表12．1 CR EQU 0Dh ；Carriage return LF EQU 0Ah ；Line feed MAXCMD EQU 16 ；DOS3．0，12DOS2．0 ERROR EQU 8000h ；Set error bit BUSY EQU 0200h ；Set busy bit DONE EQU 0100h ;Set completion bit UNKNOWN EQU 8003h ；Set unknown status cseg segment public'code' ； Start the code segment org 0 ； Zero origin assume cs：cseg，ds：cseg，es：cseg 该驱动程序的第一部分由指示汇编程序的伪指令组成。首先，为获得程序的便利性， 要定义许多常量如CR（回车）、LF（换行）、MAXCMD（最大命令号：16用于V3．0和 V3．1，12用于(V2．x)，等等。这些定义可在继续工作时简化编程。 我们在前面已提到，列表12．1已定义成0起点（ORG 0）的代码段。所有段寄存器都 设置成与代码段相同，以便能把驱动程序作为一个二进制映象（COM格式）文件来汇编。 影响内存的驱动程序的第一部分是以标号drvr开始的，在这里将它声明为一个FAR 程序。这一点很重要，因为DOS要用一个FAR子例程请求来调用所有的驱动程序。FAR 子例程请求能跨越段界限——把返回地址（段和偏移值地址）放到堆栈上作为调用的一部 分。声明它是一个FAR程序以后，就能保证汇编程序使用FAR返回（它能获得离开堆栈 的段和偏移值地址）来把控制返回给DOS。 头的第一个域（一个双字，或8个字节）原始值被声明为-1。 DOS在驱动程序链中把 这个字设置成下一个驱动程序的地址。然后把属性字设置成8000h，指示该字符设备驱动 程序没有特殊功能(参看表12．1)。这后面是驱动程序的策略指针（只有偏移值）和中断程 序，然后是驱动程序的8个字节的名字。 驱动程序头对于正常驱动程序操作是很关键的。 DOS在需要某个驱动程序时，它先 检查属性字节看看该驱动程序能做的事情，然后再用策略和中断指针来定位这些例程。如 果驱动程序头不正确，驱动程序在启动之前就会失败。因为驱动程序头是登记式的，且汇 编程序进行登记工作，所以还是让我们先看看策略例程。 312页 12．3．2策略例程 策略例程与通常所提到的“策略”没有什么关系——它不是试图找到最好的途径来驱 动设备或诸如此类的其它事情。可以只用5行程序来编写策略例程；它的目的就是要“记 住”操作系统在内存中分配给设备的请求头（RH）的位置。 RH有以下两种功能: ·它是DOS内部操作的数据区。 ·它是一个通信区，在其中，DOS告诉驱动程序要做的事情，而驱动程序则要汇报操 作的结果。 请求驱动程序输出数据时，数据地址由RH提供。驱动程序则执行输出任务，然后在 请求头中设置标志或状态字节未指示完成。 DOS要调用驱动程序时，请求头就建立在内存的保存区域中，其地址传递给ES：BX 中的策略例程。尽管对驱动程序的每次调用可能都有一个新地址，但实际上这些地址都是 相同的，策略例程把这个值保存起来以备驱动程序的中断例程将来使用。 请求头的长度会改变，但却总有一个固定的13字节的请求头（有时叫作请求头的“静 态部分”）。请求头的结构见表12．2。 表12．2请求头的开始部分 字书偏移值 域长度 意 义 00h 字节 请求头的长度 01h 字节 单元代码：块设备的设备号。 02h 字节 命令代码：送给驱动程序的最近命令号。 03h 状态：每次调用后驱动程序设置的状态代码。如果设置了15位，则 错误代码在低顺序的8个位中。0状态代码意味着已成功地结束。 05h 8个字节 保留起来以备DOS使用 0Dh 变量 驱动程序请求的数据 请求头中的大多数域已在表中解释清楚。但状态字（字节03-4h）需要说明一下。 状态字把请求的完成状态传递回DOS所用格式见表12．3。 表12．3请求头的状态字 位 意义 FEDCBA98 76543210 ........ 00000000 写保护违反错误 ........ 00000001 未知的单位错误 ........ 00000010 驱动程序没准备好错误 ........ 00000011 未知 ........ 00000100 CRC错误 ........ 00000101 不正确的驱动程序请求结构长度错误 ........ 00000110 寻道错误 ........ 00000111 未知的介质错误 313页 续 位 FEDCBA98 76543210 意义 ........ 00001000 未找到扇区错误 ........ 00001001 打印缺纸错误 ........ 00001010 写失败 ........ 00001011 读失败 ........ 00001100 严重故障 ........ 00001101 保留 ........ 00001110 保留 ........ 00001111 无效的磁盘改变 .......x ........ 已完成 ......x. ........ 忙碌 .xxxxx.. ........ 保留 0....... ........ 无错误 在状态字中设置出错位是为了指示驱动程序操作中发生的出错类型。出错码返回到 状态字的较低8个位中。如未设置出错位，则出错码应设置为0以表示操作的圆满完成。 设置忙碌位是指示调用设备时，该设备正在忙碌。驱动程序完成操作时应设置已完成 位。驱动程序在请求操作时设置以上那些位来指示状态；所有功能都要设置已完成位来指 示已完成。 用于样本驱动程序的策略例程（drvr.asm）如列表12．2所示。 列表12．2 rh_seg dw ？ ；RH segment address rh_off dw ？ ；RH offset address strategy： mov cs：rh_seg，es mov cs：rh_off，bx ret 列表12．2分配空间来保存请求头的段和偏移值。整个策略例程，仅由保存请求头指 针（段地址在ES寄存器中，偏移值地址在bx寄存器中）的操作组成。为什么不做更多的 事情？一个更突出的问题可能是“为什么有两个入口点？”为什么不把指针传递给ES：BX 中的中断例程并用它来完成工作？ 答案涉及操作系统的兼容性和内部机制。驱动程序结构设计成希望能与将来的扩展 版兼容，该扩展版打算把DOS变成多任务的结构。操作系统运行多任务时，在单个请求被 处理之前可能会输送多个请求给某个特定的驱动程序。换言之，这些请求可能不得不排 队。 例如，如果要请求磁盘扇区的读操作，在第一个请求得到满足之前可能到达了多个请 求。特别是如果所请求的扇区远离磁盘的当前位置，则更有可能会出现以上的情况。可以 改进策略例程使它把多个请求排序，减少磁头移动，从而优化对磁盘设备的访问。但这些 314页 功能无一能用于DOS V4．01及更高版本。 DOS是一个单用户、单任务的系统，所以它没有多个进程访问驱动程序的潜在能力 但其结构却允许在这个方向上进行扩展（如果这类扩展确实是必需的）。 安全地保存了请求头的地址后，可以返回到DOS并等着调用中断例程：在单任务系 统中它立即就会调用。 12．3．3中断例程 驱动程序的重要部分叫做中断例程，由它来完成所有工作。采用这个名字并不恰当， 因为它并不像一个中断，而且它以RET终止而不是以IRET终止。但这个名字却反映了： 没有具体化的计划；它的意图就是中断处理程序要处理那些排诚队列的请求。当某个设备 要处理下一个任务时，它会中断DOS，然后处理程序会把控制指向中断例程。但像策略例 程的设计一样，这一想法在DOS上同样未具体实现。 中断例程包括DOS系统所需的21个功能那么多的代码（DOS2．0版上为13， DOS3.0版则为20，DOS5.0版为21）。无论何时调用设备驱动器程序，客观上都会获得请 求头的地址并去查看其中的偏移值为02h处的字节，以便找到命令代码，该代码指示驱动 程序所要执行的功能。 大多数驱动程序都会创建一个含有驱动程序功能指针的表。命令代码用作该表的索 引，以定位所需的功能。列表12．3显示了样本驱动程序的调度表。 列表12．3 d_tDl： dW s_init ;Initialization dw s_mchk ;Media check dw s_bpb ；BIOS parameter block dw s_ird ；IOCTL read dw s_read ；Read dw s_nrd ;Nondestructive read dw s_inst ；Current input Status dw s_infl ;Flush input buffer dw s_write ；write dw s_vwrite ;Write with verify dw s_ostat ;Current output status dw s_oflush ;Flush output buffers dw s_iwrt ;IOCTL write dw s_open ;Open dw S_close ；Close dw s_media ;Removable media dw s_busy ；Output until busy 这个表特别易于设计，因为汇编程序跟踪这些功能并自动把正确的偏移值地址插入该 表中。这个驱动程序不支持DOS V3.0之后产生的特殊功能：通用的IOCTL；Get Logical Device（获取逻辑设备）；Set Logical Device（设置逻辑设备）和IOCTL Query（查询）。但这 不是问题，因为大多数运行DOs的DOS旧版本的程序并不使用依赖于这些功能的调用。 中断例程的主体决定了要服务的请求的本质。它通过调度表来分别走向相应的功能。 列表12．4显示了中断例程余下的部分。 315页 列表12．4 interrupt： cld ;Save machine state push es ; Save all registers push ds push ax push bx push cx push dx push si push di push bp mov dx ， cs ： rh_ seg mov es ， dx mov bx , cs ：rh_off mov al，es： [bx]＋2 ; Command Code xor ah ， ah cmp ax ，MAXCMD ; Legal command？ jle ok ;Jump if okay mov ax， UNKNOWN ; Unknown command jmp finish ok： shl ax， 1 ; Multiply by 2 mov bx , ax jmp word ptr [bx+d_tbl] finish ： mov dx , cs ： rh_ seg mov es , dx mov bx , cs ： rh_off or ax ， DONE ; Set the DONE bit mov es ： [bx] ＋3， ax pop bp ; Restore the registers pop di pop si pop dx pop cx pop bx pop ax pop dS pop es ret ; Back to DOS 中断例程开始时，先在堆栈中保存当前的机器状态。然后它从策略例程所保存的请求 头指针的地方获得该请求头的指针。中断例程接着查看请求头中的偏移值02h处的字节， 决定要做的情况。该例程接着检查一下，确定该命令是否是合法的：如果是，该例程就执行 分支转列它完成该功能的地方。一个非法的命令（比最大的命令号还大）会导致驱动程序 返回一个出错标志，设置这个标志即表示它是一个未知的命令。 当命令号小于MAXCMD（这是驱动程序所支持的命令个数）时，驱动程序就把命令 号乘以2（借助左移，这与乘以之是相同的）来在调度表中获得命令代码的偏移值。这一移 位操作必不可少，因为在调度表中为每个表项保留了两个字节。然后把偏移值加到调度表 316页 的基地址上，然后驱动程序跳到指定的例程上。 功能结束时，驱动程序重新获得请求头的指针并在状态字中设置已完成位，表示操作 已经完成。接下来，保存在驱动程序开始处的寄存器重新恢复，控制返回到DOS内核。 在查看每个独立的驱动程序功能之前，让我们先看看该样本驱动程序的余下部分代 码。在任何驱动程序中，只有一些功能是必须实现的。在不需要某个功能的情况下，驱动 程序可以只返回一个状态代码而不必做任何事情。一些人主张返回一个0代码来指示圆 满的操作。其它人则建议返回一个错误代码3（命令未知）。如果要编写自己的驱动程序来 使用自己的软件，就要进行自己的选择。但是，如果编写一个驱动程序来代替已有的驱动 程序，新返回的代码应该与原来的驱动程序返回的代码相同。 列表12．5提供了drvr.asm剩下的部分。 列表12．5 s_mchk： ；Media check s_bpb： ;BIOS parameter block s_ird： ； IOCTL read s_read ： ; Read s_nrd ： ； Nondestructive read s_inst ： ; Current input status s_infl： ；Flush input buffers s_vwrite： ;Current output status s_ostat ： ; Current output status s_oflush ： ; Flush output buffers s_iwrt ： ； IOCTL write s_open ： ; Open s_close ： ； Close s_media ： ； Removable media s_ busy： ; Output until busy MOV AX，UNKNOWN ； Set error bits jmpfinish ident： db CR，LF db ' Sample Device Driver- - Version' dD '0. 0' db CR，LF，LF，'$' S_init： mov ah，9 ；Print String mov dx ， offset ident int 21h ; Retrieve the rh pointer mov dx , CS ： rh_seg mov es ， dX mov bx,CS： rh_off lea ax， end_driver ;Get end of driver address mov es ： [bX] ＋14 , ax mov es ： [bX ] ＋16, CS xor ax，ax ；Zero the AX register jmp finish s_write： xor ax , ax ;Zero the AX register jmp finish 317页 end_driver: drvr endp cseg ends end 编写驱动程序时，可以忽略那些在完成你的工作时不需要的功能。例如，在drvr． asm 中，只有初始化功能和写功能才起作用。所有剩下的功能都由同一个部分来处理，该部分 也只返回一个代码告诉DOS所请求的功能是未知的。只需读和写的驱动程序可以只提供 这些功能。 唯一必须包含在所有驱动程序内的功能是初始化功能：它必须把驱动程序的最后地 址放进请求头的偏移值0Eh处，以便操作系统的初始化程序使用它。如果该地址为0，对 于一个块设备驱动程序来说，整个驱动程序头就在安装过程中从内存中移走了。如果在初 始化时遇到了致命的错误，那么这种移动是可取的；一个大胆的开发者用这个特点来开发 了一个在屏幕偶尔显示一下数据然后立即消失的驱动程序。但是字符设备驱动程序做不 到这一点；它的“结束”地址必须大到最少能容纳整个驱动程序头。如果它不这样做，则所 有后面的字符设备都会失效。 图12．6下一个驱动程序添加在当前驱动程序的结束地址之后 要忽略这些功能，只需返回一个代码告知你不知道DOS在请求什么。然后跳到关闭 操作的中断例程的部分，并在请求头的状态字（偏移值03h）中设置已完成位（第8位）。 然后是初始化工作。打印一个字符串给屏幕（以便知道驱动程序确实在那里），接着确 定驱动程序的最后地址（标号end_driver处就是该例程的末尾）。这个地址必须保存在请 求头中，这样DOS才知道装入下一个驱动程序的位置。由于驱动程序是从低内存到高内 存进行装入的，所以下一个驱动程序在当前驱动程序的结束地址之后（见图12． 6）。 最后写例程把AX寄存器设置为0（驱动程序功能的返回状态）来指示驱动程序的操 318页 作中没有出错。这类简单的功能设置对于大多数驱动程序来说是典型的。大多数驱动程 序都只需要几个功能来完成其操作。其中一些功能只对某类驱动程序才有意义。例如 BIOS参数块功能对涉及键盘的驱动程序来说就毫无意义。 表12．4列举了设备驱动程序的功能，并指出哪些能用于DOS的特定版本。该表还详 细说明了每个功能的工作方式。 一、驱动程序初始化 初始化功能是必须存在于所有驱动程序之中的一个功能。它为驱动程序执行所有必 要的设置。它有一项任务对DOS来说是必不可少的：它必须把驱动程序的结束地址设置 到请求头的偏移0Eh字节处。如果驱动程序正在驱动一个硬盘系统，初始化功能将检查 磁盘的存在及它的正确操作，对磁盘参数进行初始化，等等。对于串行端口，它应该对端口 进行初始化并建立缺省值设置。 驱动程序的初始化部分是唯一能合法调用DOS的部分。其它部分都不许调用DOS （记住DOS是不能重入的。当程序处在驱动程序里面时，它就是DOS!）只有功能01h到 0Ch（有限的控制台I／O）和30h（获得DOS版本号）才是可用的。当驱动程序进行初始化 时，DOS的其它部分还未进行初始化，所以对磁盘驱动器之类的调用（等等）会失败并使 系统死锁。 要允许参数通过CONFIG. SYS命令地来传递给驱动程序，就要传递一个命令行指 针给驱动程序。该指针指向“DEVICE＝”行中等号后的第一个字符；只允许初始化程序去 读数据，不允许改变它。 表12。4设备驱动程序的各个功能 功能 意 义 DOS版本 00h 驱动程序初始化 2，3，4，5，6 01h 介质检查 2，3，4，5，6 02h 建立BIOS参数块 2，3，4，5，6 03h I/O控制读 2，3，4，5，6 04h 读 2，3，4，5，6 05h 非破坏性的读 2，3，4，5，6 06h 输入状态 2，3，4，5，6 07h 清空输入缓冲区 2，3，4，5，6 08h 写 2，3，4，5，6 09h 带校验的写 2，3，4，5，6 0Ah 输出状态 2，3，4，5，6 08h 刷新输出缓冲区 2，3，4，5，6 0Ch I／O控制的写 2，3，4，5，6 0Dh 打开 3，4，5，6 0Eh 设备关闭 3，4，5，6 0Fh 可移动的介质 3，4，5，6 10h 输出直到忙碌 3，4，5，6 11h 通用IOCTL 3．2，3．3 319页 功能 意 义 DOS版本 13h 通用IOCTL 4，5，6 17h 获得逻辑设备 3．2，3. 3，4，5，6 18h 设置逻辑设备 3．2，3．3，4，5，6 19h IICTL查询 5，6 为了保持DOS 4.0版（及更高版本）中改进的错误报告，已经在初始化功能的RH格 式中加上一个标志，用于指示显示Error in CONFIG. SYS信息。在装入不成功的情况下 要想显示这条信息，可在这个16位域中传递任何非零的值；零值则会避免显示，其操作与 较早的DOS版本中的操作相同。 初始化过程在加上下列信息后，就能更新请求头。 字节偏移值 内容 03h 返回状态 0Dh 单元号（用于块设备） 0Eh 驱动程序之上第一个自由内存的地址 12h BIOS参数块指针（块设备） 图12．7显示了进入初始化功能时的请求头;图12．8则显示了从功能出来时的请求 头。 因为初始化功能只被调用一次，所以许多程序员都把它放在驱动程序模块的最后，并 且将初始化功能的开始处设置第一个自由内存的地址。有较大初始化部分的大驱动程序， 能通过这条途径获得大量空间。但本章中的实例没有这么复杂。它只是用程序段已定义 的地址来定义驱动程序的。 二、介质检查 DOS在请求头中为介质检查功能提供了下列信息： 字节偏移值 内容 01h 单元码 02h 命令码（介质检查为1） 0Dh 介质描述字节 检查功能将检查块设备上的磁盘介质是否已在最后一次访问后发生了变化。对于字 符设备，该例程应该总是返回DONE(请求状态字设置成0100h；设置已完成位，即第8 位；其它都为零）。这就意味着“完成”（见列表12．1中的定义）。对于一个固定的块设备 （如硬盘），该例程应该总是指示出介质没有改变，它是通过把请求头中的字节偏移值0Eh 处的内容置为1来指示的。但是，怎样才能知道一个可移动的磁盘是否已发生了改变呢？ 许多程序员在与这个问题作斗争。但因为在DOS世界里从没有什么标准（在4.0版 之前）来维持卷标等，所以还没有人能提供真正可靠的答案。下面是一些尝试的想法： 320页 图12．7进入初始化功能时的请求头 图12．8从初始化例程返回时的请求头 ·快速回来进行另一次磁盘访问，以致磁盘还来不及移走。但没有人知道怎样的快速 才是足够的（或许奥运会将产生一项新的项目——快速打开磁盘驱动器门比赛）； 4.0版的IBM手册指定2秒为使用的时间。 ·如果能感觉到驱动器门已经打开，并且如果确实已经打开，就可以假定介质已经 改变（但是如果偶尔打开了门然后又关上了，那又怎么样呢？）。 ·如果自最后的一次磁盘访问以来，卷ID已发生了改变，那么可以知道介质是不相 同的。遗憾的是，这句话反过来却是假的（因为有磁盘有相同的卷ID）。 如果正用DOS 4.0版及更高版本，并且已改变了卷号，那么可以肯定磁盘卷已发 生了改变。这个方法最可靠，但它只在4.0版或更高版本中才有用，较早的版本没 有卷号。 很清楚，在DOS所有版本中没有一个统一的很简单的方法来确定磁盘是否已经改变 了。在Macintosh上，只有通过操作系统才能改变磁盘。在不涉及操作系统的情况下，没有 办法（除了用纸张按格来进行系列操纵外）移动磁盘。PC并不在此限制之中，所以DOS程 序员丢下了这个包袱。通常，并不能真正地肯定我们向它写的磁盘就是我们打算写的那张 盘。 DOS的反应依赖于放在请求头的字节偏移值0Eh上的返回代码。如果值为1，DOS 就假定设备没变并且在不从磁盘上再次读入FAT的情况下接着进行写。－1的代码告诉 321页 DOS已改变了磁盘，并迫使DOS转储所有写缓冲区，然后从设备重新读FAT和目录。 DOS转储缓冲区时，它们中的信息就丢掉了。 0代码则意味着“也许”（驱动器程序无法告知是否已改变）。在这种情况下，DOS假定 每件事情都正常，并且会直接把所有缓冲区清空到磁盘上。如果这些缓冲区是空的，DOS 就重新读入FAT和目录来肯定这些缓冲区确实是空的。通常这个反应是最安全的。如果 有什么怀疑，DOS就会试着保存这些信息（如果改变了磁盘，那么这个过程会导致磁盘扇 区被覆盖掉）。 从DOS 3．0开始，该功能还返回一个指向磁盘读的最后卷ID的指针。图12．9显示 了含有检查功能入口的请求头内容；图12．10则显示了返回的请求头。 图12．9 进入介质检查功能时的请求头 图12．10捡查功能返回的请求头 磁盘驱动器行为的安全过程，应该是硬盘返回NOT CHANGED（请求头中的字节偏 移值0Eh上的值为1），而软盘则是DON't KNOW（那个值为0）。 三、建立BIOS参数块 只有块设备才建立BIOS参数块（BPB）功能，并把它们的指针返回到请求头中的偏 移值12h上。字符设备应该只返回DONE。在DOS 3．0及后来的系统中，该例程应该也读 入并保存设备卷ID以备后来的检查功能使用，该功能必须在DOS 3.0和更高的版本中 返回指向卷标ID的指针（参看图12．10）。 322页 在建立BPB功能的入口处，请求头包含下列信息： 字节偏移值 意义 01h， 单元代码 02h， 命令代码（2） 03h， 介质描述字节 0Dh， 缓冲区地址 传递一个1扇区的缓冲区给该例程。若设备属性字中的非IBM格式位为0，缓冲区就 包含FAT的第一个扇区并且不应改变该缓冲区。如果设置了这个位，该缓冲区可用作一 个临时区域，在其中建立BPB。 无论介质检查功能何时探测到一个磁盘变化或“认为”该磁盘可能已经改变时，DOS 都会从磁盘中调用BPB例程来重新建立BPB。表12．5显示了BPB的布局。在3．2版中 扩展了原来的BPB结构，以便允许使用需要32位存储的扇区号，但在4.0版之前，扩展 的结构并未应用于通常的使用场所，只是把原来的BPB用于少于64K扇区的驱动器中， 而把扩展结构用于超出此大小的驱动器。 表12．5BIOS参数块（BPB）的布局 字节偏移值 域长度 意 义 00h 字 每扇区的字节数 02h 字节 每簇的扇区数 03h 字 从0扇区开始的保留扇区数 05h 字节 FAT的数 06h 字 根目录项的最大数目 08h 字 扇区总数（在3.0及更高的版本中若大于65535则为0） 0Ah 字节 介质描述符 08h 字 每个FAT的扇区数 0Dh 字 每磁道的扇区数（DOS3.0和更高版本） 0Fh 字 磁头数（DOS3.0和更高版本） 11h 双字 隐藏扇区数（DOS3.0和更高版本） 15h 双字 08h上的字为零时的总扇区（DOS 3．0或更高版本） 19h 7个字节 保留 图12．11显示了该功能入口处的请求头；图12．12则显示了返回时的情况。 四、I／O控制读 I／O控制（IOCTL）读功能使程序能借助IOCTL调用直接访问设备。只有在设备头的 属性字中设置了IOCTL位时，才能调用该功能。其请求头包括下列信息： 字节偏移值 意义 01h 单代码 02h 命令代码 0dh 介质描述字节 0Eh 传输地址 12h 字节／扇区记数 323页 图12．11在建立BPB功能入口处的请求头 图12．12从建立BPB功能返回的功能请求头 该例程应该返回偏移值03h上的状态字以及偏移值12h上的传输字节个数。 DOS在 调用中不进行错误检查。 所有IOCTL调用（读、写和加进DOS 3．2版本中的普通调用）与驱动程序通信，而不 与设备通信。程序调用这些调用来告诉驱动程序要做的事情及安装它自己的方法。例如， 对于一个串行口驱动程序，可以用IOCTL写来设置波特率、字长度、停止位和奇偶性；用 IOCTL读来确定当前设置。问题是IOCTL调用与驱动程序的关系是极为密切的（不能通 用）。 IOCTL命令没有DOS限定的结构。命令（以应用程序给它的任何形式）保存在传输 地址上。如果程序想配置一个串行端口，它可能把下列字符串： WORD＝8，BAUD＝1200，STOP＝1，PARITY＝N 放在传输地址处，表示8个位，1200的波特率，一个停止位以及没有奇偶性（有关讨论见 第7章“串行设备”），但不能保证驱动程序会理解这个控制字符串。 如果想在样本驱动程序中试试IOCTL调用（参见列表12．5），驱动程序会忽略任何 传递的信息而IOCTL调用就会失败。 IOCTL（调用从不会到达驱动程序，因为IOCTL支 持的位（表12．1）中设备属性字的第14位）还没设置。进一步说，即使能到达驱动程序，也 会从IOCTL读和写功能返回未知的功能错误。我们没有编写样本驱动程序去对IOCTL 324页 （调用产生反应）。 在大多数书籍中，有关IOCTL的情况是笼统的或未定义的。已定义的IOCTL的情况 见“DOS参考手册”一节。 五、读 读功能从设备读入数据并把它们返回给指定的缓冲区。该功能也返回一个完成代码 和输的字节或扇区数，即使发生了错误，也必须传递这些信息。在DOS（和更高版本中）， 如果返回了错误0Fh，那么驱动程序也必须返回一个指向卷ID的指针。 读功能从设备读入并使所读的内容能让调用设备驱动程序的程序得到，该功能以这 些方法来与设备通信。在功能入口上，请求头包含有下列信息： 字节偏移值 意义 01h 单元代码 02h 命令代码（3） 0Dh 介质描述字节 0Eh 传输地址 12h 字节／扇区记数 14h 起始扇区号（块设备）；若在V4中为-1，如果驱动程序处理32位扇区数，则为16h 上的值 16h 32位起始扇区号（只在4.0版本中有） 也可调用读功能来读字符设备和块设备。当推测要进行单个字符读时，就给驱动程序 字节计数为1。忽略那些对于驱动程序毫无意义的参数。有关读操作的原则也适用于写调 用。 六、非破坏性读 非破坏性读是只用于字符设备的预先准备方式的读。它对于块驱动程序毫无意义；它 们应返回DONE。在入口上，请求头只在02h上包括命令代码（05h）（见图12.13）。驱动程 序应读下个字符，但把它留在输入缓冲区中，以便调用读功能时，为该功能所用。字符应返 回到请求头的位置0Dh处，见图12.14 在键盘操作过程中，DOS用非破坏性读功能来进行预先准备的读。DOS还用此功能 在键盘输入流中寻找Ctrl-C字符。 七、输入状态 DOS用输入状态功能来检查字符是否正在字符设备的输入缓冲区中等待着。块设备 自动为该例程返回DONE。字符设备把它们的状态返回到请求头的位置03h上。该功能 不像非破坏性读功能，它不读任何字符；它只是返回设备的忙碌状态。 在该功能可使用时，DOS就用它来检查设备在试图读之前是否忙碌。在入口上，请求 头只包含位置02h上的命令代码（06h）。 325页 图12．13非破坏性读功能入口处的请求头 图12．14从非破坏性功能返回的请求头 八、清空输入缓冲区 该命令代码（07h,在该功能入口处请求头的位置02h上）告诉驱动程序去转储任何 等待从设备输入的字符。它应该把返回状态码返回到请求头中的位置03h处。块驱动程 序总是返回DONE。 九、写 写功能（命令代码08h在请求头的位置02h处）把字符从与请求头一起传递的缓冲区 中拿出来并把它们输出给设备。如果已返回0Fh错误代码，它就返回状态（在位置03h 上）、所传输的字节或扇区数（在位置02h上）及（在DOS 3.0版和更高版本中）一个指向 卷ID（在位置16h上）的指针。必须返回错误状态和传输的字节数。 其请求头的布局与读功能及带校验的写功能是一样的。 十、带校验的写 该功能命令代码09h，在请求头的位置02h上，其格式与写功能一样，它还应该验证 已完成的写操作。验证过程包括假装的检查体（即，没有验证，就像一般的CON驱动程序 所做的那样），它以此来执行数据字节与字节之间的比较，该验证是写给那些在写后又读 回来的数据的。标准的块设备只执行数据的一次循环冗余检查（CRC）。 任何不能执行验证的设备都应该以非验证和书写行为来对该请求产生反应。如果 326页 DOS验证标志为ON，那么所有写请求都会自动转换成带有验证的写；所以支持该功能是 很重要的。 十一、输出状态 输出状态功能（命令代码0Ah，在请求头的位置02h上）返回字符设备的状态。要确定 设备是否忙碌，DOS可在输出给设备之前调用该功能。将要打印的数据传递给打印机驱 动程序时，该驱动程序会看到这个调用。返回状态字（请求头中的字节03-04h用于返回 设备的状态。如果较低的8个位为零，那么设备就准备好了。如果未准备好，其状态就用 表12．3中的标准代码进行编码。 十二、清空输出缓冲区 该功能（命令代码0Bh在段头的位置02h上）转储输出缓冲区的内容。像清空输入功 能一样，它只能用于字符设备。块设备应返回DONE。 十三、I／O控制写 像I／O控制读功能一样，I／O控制（IOCTL）写功能（命令代码0Ch在请示头的位置 02h上）也直接访问设备。只有在设备头的属性字中设置了IOCTL位，才能调用该功能。 IOCTL读功能的所有说明（除命令代码以外）都可用在这里，但却是反过来——例如 IOCTL写功能把信息传递给驱动程序。因为与读功能一样，驱动程序和应用程序必须在 发送内容及其格式上达成一致。 十四、打开 如果在设备属性字中设置了OPEN/CLOSE/RM位，那么在设备上要进行打开时可 调用打开功能（命令代码0Dh，在请求头的位置02h上）。对于块设备，可用这个调用来跟 踪设备上的已打开文件数。遗憾的是，FCB功能调用避开了这个计数器，因为用FCB打开 的文件不能关闭。用句柄，DOS就能在过程结束时自动关闭文件。但是用FCB功能，就没 有可调用的FCB CLOSE功能，除非由进程来关闭它。在字符设备上，事情要简单一些，因 为这个调用常用于传递特殊的启动字符串（如打印机初始化字符串）给设备，或者对多个 进程的同时访问。 在该功能的入口处，请求头包括单元码（在位置01h处）和命令码（0Dh，在位置02h 处）。从此功能返回时，将要传递的状态字放在03h处。 十五、设备关闭 设备关闭功能（0Eh，在位置02h处）有助于跟踪查看设备在当前是否向一个或多个 进程开放。如果打开功能（0Dh）在它被调用时增加了内部计数器，关闭功能就能减少计数 并在计数到达0时清除缓冲区。但FCB打开功能所带来的问题依然存在。终止字符串（如 最后的换行符）可送给字符设备。该功能的项参数就像打开功能的那些参数：在01h处的 单元代码以及02h处的命令代码（0Eh）。 327页 十六、可移动的介质 如果在设备头中设置了OPEN/CLOSE/RM位，那么可在DOS3.0及更高版本中使 用可移动的介质调用（0Fh，在位置02h处）来确定设备是否有可移动的介质。如果没有， DOS能优化其策略来处理该设备，把磁盘参数表装入到内存中以获得更快的访问速度。 字符设备应该只返回DONE。从表12．3中选择状态代码来返回到请求头03h上的状态字 上。 如果可能，该调用就返回一个0到8状态字的BUSY位上；1则表示不能移动的介 质。 十七、输出直到忙 该功能（10h，在位置02h上）原来是为打印卷纸（折叠纸）而提供的，一些设备，有大 量的内部缓冲区或独立的打印机缓冲区的打印机能以极高的速率来接收字符——其速度 比计算机送出字符的速度还要快。如果允许这样，驱动程序就能持续不断地把大量字节传 输到设备中，而不使设备变得忙碌。这就是这个功能的目的。 调用该垢霉时，它以尽可能快的速度把字节传递给设备。它尽可能多地传递字节，直 到设备变得忙碌起来或者直到要传输的字节已经传输完毕。在功能的入口处，请求头在 02h上放有命令代码，在0Eh上有传输地址（这里有要写给设备的字节），而字节计数则放 在12h处。 从功能返回时，请求头必须在03h上有返回状态，在12h上有要传输的字节数。如果 已传输的字节数少于要传输的字节数，那就没有出错。块设备应为该功能返回DONE。 十八、通用IOCTL 像IOCTL读和IOCTL写功能一样，通用IOCTL功能（3.0版中命令代码为11h，在 请求头的位置02h上，4.0和更高版本中，命令代码为13h，在相同的位置上）依赖于驱动 程序和应用程序之间的一致性信号的使用。因为没有什么规则，所以该功能常为编写他们 自己的驱动程序的程序员工作得最好。通用IOCTL支持DOS 3．3带来的一些新的 IOCTL功能（见“DOS参考手册”一节）。 图12．15显示了该功能入口处请求头的布局；图12．16则显示了返回时的布局。 十九、获得并设置逻辑设备 这些功能（命令代码12h和13h（3.0版中）或17h和18h（4.0版或更高版本中），在请 求头的位置02h处）支持Int 21h，功能44h（子功能0Eh和0Fh）的操作。它们确定所给设 备的最后一个块设备名并告诉驱动程序下一个设备名。有关这些功能的其它情况，可参 见“DOS参考手册”一章）。 可用请求头的位置01h处的单元号及位置02h上的命令码来调用这些功能。反过来， 最后的设备单元码会返回到位置01h处，而设备状态则返回到03h处。 328页 图12．15通用IOCTL 入口处的请求头 图12.16从通用IOCTL返回的请求头 12．4完整的驱动程序 列表12．6列举了完整的驱动程序drvr.asm。根据前面一节中的指导来改写并汇编这 个程序，就能按需要产生一个能工作的驱动程序（尽管它不能做很多工作，但这已是个起 点）。但要小心:虽然已测试过这个驱动程序，但是如果打错一些内容或不清楚的地方隐藏 了重要步骤，或者步骤没有正确地完成（并错过了它），那么就会使程序变成一团糟。无论 何时测试驱动程序，一定要在软盘而不是主系统上操作。一定要遵守下一节中列举的警 告。 列表 12．6 ; drvr.asm CR EQU 0Dh ；Carriage return LF EQU 0Ah ； Line feed MAXCMD EQU 16 ；DOS 3.0, 12 DOS 2.0 ERROR EQU 8000h ；Set error bit BUSY EQU 0200h ; Set busy bit DONE EQU 0100h ; Set completion bit UNKNOWN EQU 8003h ; Set unknown status cseg segment public'code' ；Start the code segment 329页 org 0 ;Zero origin assume cs : cseg , ds : cseg , es : cseg ; ============================================================ drvr proc far ; FAR procedure dd -1 ;Next driver pointer dw 8000h ; Attribute dw strategy ;Pointer to strategy dw interrupt ;Pointer to interrupt db 'DRVR ' ;Device name ; ========================================================= rh_seg dw ? ;RH segment address rh_off dw ? ;RH offset address strategy : mov cs : rh_seg , es mov cs : rh_off , bx ret ; ======================================================== ; dispatch table ; =============================================================== d_tbl: dw s_init ; Initialization dw s_mchk ;Media Check dw s_bpb ;BIOS parameter block dw s_ird ; IOCTL read dw s_read ; Read dw s_nrd ; Nondestructive read dw s_inst ;Current input status dw s_infl ;Flush input buffer dw s_write ;Write dw s_vwrite ;Write with verify dw s_ostat ;Current output status dw s_oflush ;Flush output buffers dw s_iwrt ; IOCTL write dw s_open ; open dw s_close ; Close dw s_media ; Removable media dw s_busy;output until busy ; ============================================================== ; interrupt routine ; ============================================================== interrupt : cld ;Save machine state push es ;Save all registers push ds push ax push bx push cx push dx push si push di push bp mov dx,cs: rh_seg mov es , dx mov bx,cs: rh_off 330页 mov al，es:[bx]+2 ; Command code xor ah,ah cmp ax,MAXCMD ; Legal command? jle ok,Jump if OK mov ax,UNKNOWN ;Unknown command jmp finish ok: shl aX,1 ;Multiply by 2 mov bx,ax jmp word ptr[bx+d_tbl] finish: mov dx,cs:rh_seg mov es,dx mov bx,cs:rh_off or ax,DONE ;Set the DONE bit mov es:[bx]+3,ax pop bp ;Restore the registers pop di pop Si pop dx pop cx pop bx pop ax pop ds pop es ret ;Back to DOS ;====================================================================================================== ; main body of driver ;====================================================================================================== s_mchk: ;Media check s_bpb: ;BIOS parameter block S_ird: ;IOCTL read S_read: ;Read s_nrd: ;Nondestructive read s_inst: ;Current input status s_infl: ;Flush input buffers S_vwrite: ;Current output status S_ostat: ;Current Output Status s_oflush: ;Flush output buffers S_iwrt: ;IOCTL write s_open: ;open s_close:;Close s_media:;Removable media s_busy: ;output until busy MOV AX, UNKNOWN ;Set error bits jmp finish ident: db CR,LF db 'Sample Device Driver..Version' db '0,0' db CR,LF,LF,'$' s_init: mov ah,9 ;Print String mov dx,offset ident int 21h 331页 Retrieve the rh pointer mov dx,CS：rh_seg mov es，dX mov bx,CS：rh_off lea aX,end_driver ;Get end of driver address mov es：[bX]＋14，ax mov es：[bX]＋16,cx xor aX，ax ;Zero the AX register jmp finish s_write： xor ax，ax ；Zero the AX register jmp finish end_driver： drvr endp cseg ends end ；=========================================================================================================================================================== 12．4．1汇编驱动程序 要汇编驱动程序，需要运行宏汇编程序和连接程序MASM 6．0中的ml，然后用 EXE2BIN程序产生驱动程序为二进制的映象。这些步骤已联合进一个标准批处理文件， 该文件还把驱动程序拷贝到A驱动器上（防止使用者忘记这样操作）。列表12．7是 MAKEDRVE.BAT文件，用于执行上述的各项操作。 列表12．7 ；========================================= ＠echo off ml／Fo％1％1．asm exe2bin％1％1.sys copy％1．sys a： 该批处理文件能汇编驱动程序。如果汇编正确，驱动程序就能连接起来。连接成功时， 就执行EXE2BIN来把驱动程序转换成内存映象格式。程序结束时，驱动程序就被拷贝到 A驱动器上。 大多数程序员在驱动程序上工作时总是反复汇编。批处理文件有助于消除不断失败 而带来的紧张，看不到任何内容以及没有明白的途径来获得输出就会导致不断的失败。如 果编写一个驱动程序，就要预备它在用户获得正确操作之前可能会几次死锁系统。 要使用批处理文件，必须给它驱动程序的源文件名（没有扩展名）。想执行drvr.asm 程序时，可敲入下面一行： C：＞makedrvr drvr 332页 批处理文件会自动明白输出的是一个可加进CONFIG.SYS文件里的文件（名为 DRVR.SYS）。 12．4．2安装驱动程序 操作系统在系统引导过程中处理CONFIG.SYS文件时会安装此驱动程序。若 DRVR.SYS（我们的驱动程序）保存在A驱动器的根目录中，可以编辑CONFIG.SYS文 件，使之包含下列行： DEVICE＝A：DRVR.SYS 从而把DRVR.SYS文件加到系统中。 12．4．3调试驱动程序。 如果驱动程序是第一次就能运行，那么情况要比预料的好一些。就是最好的程序员也 要不断测试驱动程序直到它们工作正常。有时并不是程序员做错了什么；可能是程序员没 有完全理解设备。 要调试驱动程序，必须完成大量广泛的头擦除工作。初始化过程中地址里的一个很小 的错误也会死锁DOS系统，如果该DOS系统正在寻找的指针存在于内存的其它地方的 话。对驱动程序的调用会在黑洞中消失，再也不会返回。应用程序可以给功能调用附加上 错误的反应，因为驱动程序返回了错误号。 从驱动程序内部进行打印并不容易，所以获取出错信息是件讨厌的事情。有时当错误 是时间为关键性时，只用把它放进调试码中就能使驱动程序运行正常。为UNIX系统工 作的驱动程序不会在DOS下工作，除非在驱动程序中间用去了一些数量的不确定的时 间。尽管许多系统程序员已用此功能进行了大量操作，还是存在一些延时。DOS能以相同 的途径来操纵用户。 要调试驱动程序，请记住下列指导原则： ·不要在硬盘上测试新驱动程序。构造一张可引导的软盘并把驱动程序和CON- FIG.SYS文件拷贝到软盘上以备测试。若在硬盘上测试并且驱动程序未进行初 始化，就不能直接引导硬盘。这时就不得不用软盘引导来改变硬盘上的CONFIG. SYS。 ·如果有系统没有硬盘，那么就在那里进行测试。就是一个简单的问题也能在驱动 程序水平上破坏结果。（如果驱动程序破坏了硬盘FAT，那又怎么样呢？） ·用BIOS调用在关键点上打印驱动程序的状态。如果想了解输出，小心不要包含过 多的调试输出以致不能阅读完。 ·测试过程中任何记录屏幕显示及能在低速度中回行显示的内容都能有所帮助。小 计算机、系统打印机或甚至录象带磁带，如果它们能配置来记录所发生的事情都 会有所帮助。 333页 12．5编一个实用的驱动程序 向样本驱动程序加上一些东西，可使它更实用。加上写功能后能使驱动程序获得字符 时，便能向打印机写。如果想让驱动程序代替缺省的打印机驱动程序，就可以在设备头中 改变它的名字（改成PRN）。 drvr．asm中的一切应保持不变，但扩大了写功能（见列表12．8) 列表12．8 mov cx，es：［bx］＋12h ;Number of bytes to print mov di，es：[bx]＋0eh ;Offset of data buffer mov aX，es：[bx]＋10h ；Segment address of data buffer mov es，ax mov dl,0 ;Printer 0 mov bX，0 ；Count 0 bytes printed s_prt1: cmp bx,cx ;printed all characters yet？ je s_done ;All done mov al，es：[di] ;Get a character inc di ;Point to the next one mov ah，2 ;Check printer status int 17h test ah，80h ;Busy？ jne s_prtch ；Print it jmp s_err ;Busy device，exit s_prtch al,Lf ;Is the character a line feed? je s_bxinc ;Skip it mov ah，0 ;Print character int 17h test ah，09h ;I/O error？ jne s_err ；Handle it S_bxinc： inc bx ;Count one printed jmp s_prt1 S_err： mov ax,800ch ;General failure error jmp s_end s_done: mov ax,bx ;Save count mov bx，cs：rh_off ；Get req.hdr mov es：[bx]＋12h，ax ;Store byte count xor ax，ax ;Zero AX register S_end ： jmp finish 新代码向打印机打印字符并忽略换行字符。如果想用那些回车和换行作为一个“回车 和换行"对，并向老式打印机打印时，这个功能就很有用。 该功能很简单。它一开始就把请求头指针定位到数据缓冲区（偏移值0Eh和01h）中， 并把字节数，定位到传输区（偏移值12h）中。然后它检查打印机状态，若为忙碌状态就返 回一个错误。如果不忙，就打印字符。在这个简单例程中，任何阻止用户向设备写字符的 334页 错误都会使该功能在AX寄存器（设备返回状态）中设置出错码。 可以扩大这个功能，使之进行更复杂的错误处理——如认识到哪些错误并返回合适 的代码——但基本功能还是原样。 12．6使用设备驱动程序 要测试驱动程序，就必须使用它。从程序或直接从命令行符处，都有许多简单的方式 来使用它。 该样本驱动程序名为DRVR（见列表12．6）。用名字调用它时，它就被激活。要把一些 内容重新定向给有正常驱动程序的打印机（PRN），可打入下面一行： C：＼＞type autoexec.bat＞prn： 这一行指导把AUTOEXEC.BAT文件拷贝到打印机上。要使用驱动程序，可敲入下 面一行： C：\:type autoexec.bat＞drvr； 用户想向drvr写时，DOS就检查驱动程序链来定位DRVR这个名字，并使用该功能 驱动程序来打印数据。 像打开文件那样，打开设备，就可以从程序中访问驱动程序。可以用句柄功能调用来 打开设备（见列表12．9） 列表12．9 ／*example.C Listing 12．9 of DOS Programmer's Reference*/ union REGS regs； regs.h．ah=0x3d； ／*Open-file function*/ regs.h．al＝0x01； ／*Write access*／ regs.x.dx=（int）"drvr";/*Creates pointer to string*/ intdos（＆regs，＆regs）；/*Call DOS function int*/ handle=regs.x.ax；/*Save the file handle*/ 不管选择哪种方式来访问驱动程序，都能根据其设计来测试其操作。在drvr中，能测 试它是否能向打印机打印字符以及是否能从字符流中消除换行。 12．7小 结 本章讨论了程序员们所认为的DOS编程中最困难的部分：创建驱动程序。遵循下列 驱动程序的标准就能创建设备驱动程序。 所有驱动程序都由3个基本部分组成： 335页 ·设备头 ·策略例程 ·中断例程 每部分都有它自己的结构。设备头包括驱动程序名和在系统驱动程序链中下一个驱 动程序的指针。策略例程只记住系统请求头内存的地址以备驱动程序与操作系统之间通 信时使用。 大多数驱动程序都包含在构成中断例程的各个功能（有21个）之中。所给的驱动程序 都只能执行几个功能而忽略其它功能，如果向驱动程序提出这样的请求，就会返回一个合 适的完成码。