WDM 驱动相关疑问 答疑

Question

在Linux 中，我们尽可能使用GPIO内核框架，它抽象了硬件(PCH, SIO)以避免直接的硬件访问。
此外，在某些情况下，Linux中我们使用现有的驱动程序进行对Super IO 进行访问控制。

在WDM 驱动中，Windows 有类似的框架吗？比如 提供了抽象PCH 和Super IO 的驱动，例如由芯片制造商提供该驱动?
还是在WDM 驱动中我们直接只能通过访问具体的物理地址的方式对Super IO 或者GPIO 进行访问？

Answer 1

引自强大而免费的微信小程序：皆我百晓生。

在WDM驱动中，Windows提供了一些框架和API来抽象硬件访问，但与Linux的GPIO框架不太相同。Windows驱动开发模型是基于设备对象和驱动对象的层次结构，可以使用驱动程序来控制和管理硬件设备。

1. 使用驱动程序进行硬件访问：
在Windows驱动中，可以通过编写驱动程序来控制和访问硬件设备。驱动程序可以通过直接访问硬件的物理地址或通过操作硬件抽象层来完成。Windows提供了一些API函数和数据结构，例如IOCTL和DDK，可以在驱动程序中使用来与硬件进行通信。

下面是一个示例代码片段，演示如何通过驱动程序访问GPIO：

#include<ntddk.h>

// 定义GPIO的物理地址
#define GPIO_BASE_ADDRESS 0x10000000

// 定义一个全局指针，用于指向GPIO寄存器
volatile ULONG* gpioRegister;

// 驱动程序入口函数
NTSTATUS DriverEntry(_In_ PDRIVER_OBJECT DriverObject, _In_ PUNICODE_STRING RegistryPath)
{
    UNREFERENCED_PARAMETER(RegistryPath);

    // 映射GPIO寄存器的物理地址
    gpioRegister = (ULONG*)MmMapIoSpace(GPIO_BASE_ADDRESS, sizeof(ULONG), MmNonCached);

    // 检查映射是否成功
    if (gpioRegister == NULL)
    {
        return STATUS_UNSUCCESSFUL;
    }

    // 设置GPIO为输出模式
    *gpioRegister = *gpioRegister | 0x01;

    return STATUS_SUCCESS;
}

上述代码示例中，我们通过MmMapIoSpace函数将GPIO基地址映射到内核空间，并通过访问指针gpioRegister来操作GPIO寄存器。这是一种直接访问物理地址的方式。

2. 芯片制造商提供的驱动：
有些情况下，芯片制造商会为他们的硬件提供Windows驱动程序，这些驱动程序可以直接下载和安装。这些驱动程序通常包含硬件抽象层和API，用于控制和访问特定硬件设备的功能。

芯片制造商提供的驱动程序可以为特定的硬件提供更高级别的抽象和更方便的接口，使开发人员能够更容易地使用硬件功能而无需直接访问物理地址。它们可能包括对PCH和Super IO的抽象，提供了更高层次的API来控制和管理这些设备。

3. Windows驱动模型与Linux的区别：
需要注意的是，Windows和Linux在驱动开发模型和框架上有所不同。Linux的GPIO框架是内核提供的一种机制，用于抽象和管理GPIO设备，通过内核提供的接口来访问和控制GPIO设备。在Linux中，驱动程序可以使用GPIO子系统提供的API函数来进行GPIO的配置和操作。

而在Windows中，尽管提供了一些API和驱动开发工具，但没有类似于Linux的GPIO框架。开发人员需要在驱动程序中实现硬件访问的逻辑，可以直接访问物理地址或使用芯片制造商提供的驱动程序。

综上所述，Windows驱动开发中，开发人员可以通过编写驱动程序直接访问物理地址实现对Super IO或GPIO的访问，也可以使用芯片制造商提供的驱动程序来实现更高层次的抽象和简化访问操作。但与Linux不同，Windows没有提供类似的抽象GPIO的内核框架。