原文出處：http://www.cnblogs.com/jacklu/p/4619110.html

本科畢業設計是這方面的工作，所以想開幾篇博客來介紹使用WDF開發PCI/PCIe接口卡的驅動程序方法。

這個系列的博客將首先用一個篇幅為不懂Windows下PCI/PCIe驅動開發的介紹WDF和開發環境搭建，接下來幾篇將直接講述程序編寫，

看完這幾篇后，希望能夠幫助讀者了解如何通過500行左右的代碼實現一個標準的PCIe接口卡驅動程序。

畢設題目的PCIe板卡是BAR0下映射兩個5K的內存，偏移地址為0x20000和0x22000，源代碼在文章結束后會考慮公布

如果你覺得這篇博客對你的項目有用，請引用以下論文：

Meng Shengwei, Lu Jianjie. Design of a PCIe Interface Card Control Software Based on WDF. Fifth International Conference on Instrumentation and Measurement, Computer,Communicationand Control. IEEE, 2016:767-770.

1.1WDM與WDF

Windows平臺下的設備驅動程序從Windows 2000開始都是以WDM ( Windows Driver Model) 框架為平臺進行開發。以此模型開發，開發者需要一方面實現驅動程序與硬件的交互，另一方面要對操作系統內核進行操作，難度大。驅動程序容易出現問題，這也是Windows2000以來操作系統容易藍屏的原因。

為了改善這種局面，降低驅動程序開發者的開發難度，提高系統穩定性，微軟推出了新的驅動程序開發模型WDF。WDF對WDM進行了封裝，將驅動程序中與操作系統交互的細節由框架實現。這樣驅動程序就從內核中分離出來，開發者只需要專注處理與硬件的交互，簡化了驅動程序的設計，提高了整個系統的可靠性和穩定性。WDM與WDF樣例驅動程序對比如下表所示。通過該表可以看到基于WDF框架的驅動程序，代碼量顯著減少，開發起來更加容易。

WDF是UMDF（User Mode Driver Framework，用戶模式驅動程序框架）和KMDF（Kernel Mode Driver Framework，內核模式驅動程序框架）的總和。由于本課題基于PCIe硬件設備進行驅動開發，涉及到內存讀寫等內核操作，所以使用KMDF框架來編寫驅動程序。

1.2 Windows驅動程序

我們知道Windows是一個分層的操作系統，它的運行依賴于上層組件向下層組件的調用。一個簡化的I/O流模型如下圖：

1.3WDF框架

通過參考《竹林蹊徑 深入淺出Windows驅動開發》和《Developing_drivers_with_the_Microsoft_Windows_Driver_Foundation》，WDF抽象的框架如下圖所示：

WDF已經把驅動程序開發做了很好的封裝，開發者只需要定義框架對象和編寫事件回調函數。WDF中也采用對象，但是它和C++這種編程語言中的對象不相同，畢竟WDF是C寫的。如何解釋WDF的對象我也做不到，我的一直把WDF中的對象看做一種數據結構，比如WDFDRIVER對象，其實就是一個與驅動程序相關的結構體。另外，WDF中也有例程這樣的稱呼，是對routine的翻譯，可以理解為函數體。所以簡單來說，對PCIe驅動程序來說，開發者需要定義一些結構體，編寫幾個函數就ok了，具體如何被調用，那就是WDF框架內部的事情了，我們只需要知道，當我們注冊好編寫好的回調例程之后，當事件發生（設備插入、設備打開、I/O操作等）時，WDF會自動幫我們調用相關的例程。

1.4開發環境搭建

Windows 驅動程序開發工具包 (WDK) 與 Microsoft Visual Studio 和用于 Windows 驅動程序的調試工具相集成。該集成環境給開發者提供了開發、構建、打包、部署、測試和調試驅動程序時所需的工具。

本課題確定時，微軟的最新驅動程序工具包為WDK8.1。WDK8.1 更新與 Microsoft Visual Studio2013 集成。開發者需要首先在微軟的官方網站上下載并安裝 Visual Studio 2013，然后安裝WDK 8.1 更新。微軟聲明不再對WDK8.0提供支持，也不再對WDK 8.0做任何更新，WDK8.0也不支持Windows8.1的驅動程序開發。所以本課題選用WDK8.1作為開發工具包。然而新技術發展速度飛快，在本課題完成之際，微軟打算極力推廣的Windows 10操作系統還未正式公布，針對Windows 10的驅動程序開發工具包WDK 10已經推出。未來一定會推廣使用WDK10來開發。

下載鏈接：https://msdn.microsoft.com/zh-cn/windows/hardware/hh852365，下載兩個安裝包，依次安裝，非常簡單。

1.5PCIe簡介

最后簡要介紹一下PCIe。

PCIe協議采用分層結構，如下圖所示，PCIe的結構主要由以下三個層次組成，它們分別是：傳輸層（Transaction Layer），數據鏈路層（Data Link Layer）以及物理層（Physical Layer）。其中物理層又可以分為兩個子層：邏輯子層（Logical Sub-block）和電氣子層（Electrical Sub-Block）。

TLP（Transaction Layer Packet）由傳輸層產生，通過使用存儲器事務，I/O事務，配置事務和消息事務來進行信息數據的通信；DLLP（Data Link Layer Packet）由數據鏈路層產生，用來在該鏈路上兩個直連設備之間傳遞信息，其內容主要包括功耗管理信息，流控制信息以及 TLP 的應答信息等。DLLP只開始在數據鏈路層，并止于數據鏈路層，不會上傳到傳輸層。

以上是希望讀者能夠對PCIe有個初步的了解，但是對驅動程序的開發并沒什么卵用。

對PCIe設備來說，它可以有三個相互獨立的物理地址空間：設備存儲器地址空間、I/O地址空間和配置空間。因為PCIe設備支持即插即用，所以并不占用固定的內存地址和I/O地址，而是在設備插入時由操作系統決定其映射的基址。配置空間對設備控制程序設計來說非常關鍵。PCIe設備支持基本的256字節PCI兼容配置空間。對PCI/PCIe設備來說，其基本的配置空間為前64字節，如下圖所示。

由于PCIe是基于PCI提出的，地址空間模型沒有變化，所以PCI控制軟件可以完全兼容PCIe設備。

下一篇博客將講述PCIe的WDF驅動程序中幾個非常重要的概念，對初學者了解WDF非常有用。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的基于WDF的PCI/PCIe接口卡Windows驱动程序（1）-WDF概述及开发环境搭建的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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