一個簡單的WDK範例

直接存取I/O埠與記憶體(Direct access I/O and Memory)
網路上有一個工具程式名為'WINIO”，透過它我們可以輕易的存取記憶體與I/O埠，但是它使用了一些已經過時或未公開的函數，因為不知微軟何時會將這些函數移除，所以使用這些函數會有一定的危險性，雖然到目前32位元的Windows 7版本中還可使用。

在此，我以WDK(Windows Driver Kit)的架構與相關函數，編寫一個用於存取I/O與記憶體的驅動程式，希望此程式能對您有所幫助。要重新編譯驅動程式或範例，請至微軟下載WDK
驅動程式與範例已在32位元的WinXP/Win7與64位元Win7上測試成功。因為在64位元的Win7作業系統上所有的驅動程式需經過微軟認證，否則無法執行，所以如果您要在64位元的系統上測試，請在開機時按下F8選擇停用驅動程式的強制簽章。

程式架構  

描述：fig1

图片：arch.png

 

程式簡介

NTSTATUS 
DriverEntry(IN OUT PDRIVER_OBJECT DriverObject,  
            IN PUNICODE_STRING RegistryPath) 
{  
    NTSTATUS              status;  
    WDF_DRIVER_CONFIG     config;  
    WDFDRIVER             hDriver;  
    PWDFDEVICE_INIT       pInit = NULL; 
// 
#if DBG  
    DbgBreakPoint(); 
#endif 
//初始化Driver Config結構,不設定任何回呼(CALLBACK)函數  
    WDF_DRIVER_CONFIG_INIT(&config, WDF_NO_EVENT_CALLBACK);  
    config.DriverInitFlags |= WdfDriverInitNonPnpDriver;  
    config.EvtDriverUnload = EvtDriverUnload; 
// 
//建立WDFDRIVER物件 
//因為我們不需要清除(CLEANUP)或刪除回呼函數,所以不需要設定物件的屬性  
    status = WdfDriverCreate(DriverObject,  
                             RegistryPath,  
                             WDF_NO_OBJECT_ATTRIBUTES,  
                             &config,  
                             &hDriver);  
    if (!NT_SUCCESS(status))  
    {  
        KdPrint(("iomem: WdfDriverCreate failed with status 0x%x\n", status));  
        return status;  
    }; 
//  
    pInit = WdfControlDeviceInitAllocate(hDriver,  
                                         &SDDL_DEVOBJ_SYS_ALL_ADM_RWX_WORLD_RW_RES_R);  
    if (pInit == NULL)  
    {  
        status = STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;  
        return status;  
    }; 
//  
    status = DeviceAdd(pInit);  
    return status; 
};

要在Windows NT中存取I/O埠，我們可以透過READ_PORT_UCHAR(USHORT/ULONG)或WRITE_PORT_UCHAR(USHORT/ULONG)等API來存取。這些API的使用方式與C語言提供的Runtime Library中的_outp、_inp等類似，所以不在詳加說明。

case 1: //UCHAR 
      if (pvInputBuffer->Command == 0) //判斷是寫出還是讀入 
              WRITE_PORT_UCHAR((PUCHAR)pvInputBuffer->PortBase, (UCHAR)pvInputBuffer->Data); 
    else 
             *(PUCHAR)pvOutputBuffer = READ_PORT_UCHAR((PUCHAR)pvInputBuffer->PortBase); 
break; 
case 2: // USHORT 
           if (pvInputBuffer->Command == 0)  
                  WRITE_PORT_USHORT((PUSHORT)pvInputBuffer->PortBase, (USHORT)pvInputBuffer->Data); 
           else 
                   *(PUSHORT)pvOutputBuffer = READ_PORT_USHORT((PUSHORT)pvInputBuffer->PortBase); 
break; 
case 4: //ULONG 
           if (pvInputBuffer->Command == 0) 
                    WRITE_PORT_ULONG((PULONG)pvInputBuffer->PortBase, (ULONG)pvInputBuffer->Data); 
           else 
                   *(PULONG)pvOutputBuffer = READ_PORT_ULONG((PULONG)pvInputBuffer->PortBase); 
break;

要存取記憶體在程式的處理上比較繁瑣，無法像存取I/O埠一樣呼叫一個API就解決。
1. 要存取記憶體首先我們要先取得使用者所希望存取的位址與長度，這可以透過MmMapIoSpace這個API將指定的位址與長度對映(mapping)成非頁面(non-paged)的系統空間。
2. 如果步驟1執行成功，之後使用IoAllocateMdl與MmBuildMdlForNonPagedPool配置足夠的緩衝區以對映實體記憶體。
3. 使用MmMapLockedPagesSpecifyCache將對映的虛擬記憶體傳給呼叫者，讓處於RING 3的應用程式可以直接存取指定的記憶體。

//Step 1.  
    memReq.MapIo = MmMapIoSpace(Address, memReq.Length,   MmNonCached);  
    if (memReq.MapIo == NULL)  
    {  
         status = STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;  
         __leave;  
    }; 

    // Step 2.  
    memReq.Mdl = IoAllocateMdl(memReq.MapIo,   memReq.Length, FALSE,  FALSE, NULL);  
    if (memReq.Mdl == NULL)  
    {  
        status = STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;  
        __leave;  
    };  
    MmBuildMdlForNonPagedPool(memReq.Mdl); 

    // Step 3.  
    memReq.Buffer = (PUCHAR)MmMapLockedPagesSpecifyCache(memReq.Mdl,  
                                                         UserMode, //此處要設定成UserMode  
                                                          MmNonCached,  
                                                          NULL,  
                                                           FALSE,  
                                                           NormalPagePriority);  
     if (memReq.Buffer == NULL)  
     {  
          status = STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;  
          __leave;  
     };

IOMEM.DLL

這個使用者模式的動態函式庫提供outp、_outpw、_outpd、_inp、_inpw與_inpd等六個函數來存取I/O埠。MapMemory、UnmapMemory、ReadPhyicalMemory與WritePhyicalMemory四個函數來存取記憶體。

功能：設定存取記憶體的位址與長度

PUCHAR MapMemory(__in ULONG Address,__in ULONG Length);

參數說明：
Address ： 要存取的記憶體的起始位址。
Length  ： 所要存取的長度。
函數執行成功後傳回相映後可以使用的記憶體起始位址。  


功能：解除先前所指定的記憶體

BOOLEAN UnmapMemory(VOID);

範例程式

這裡提供3個範例程式，分別是IO-MEM的存取範例，透過Winbond 83627xx Super I/O來存取系統的相關資訊。例如CPU溫度、冷卻風扇轉速與電壓等資訊。最後一個範例是列舉系統內PCI的資訊。  

描述：fig2

图片：iomem.png

 
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牛！佩服。

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