2015-10-091 Windows XP 에서의 장치관리자 : Device Driver 에 관하여 Sep 28, 2010. CHONBUK NATIONAL UNIVERSITY Prof. Woonchul Ham

23年 4月 21日 1

Windows XP 에서의 장치관리자: Device Driver 에 관하여

Sep 28, 2010.

CHONBUK NATIONAL UNIVERSITY

Prof. Woonchul Ham

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1. 장치관리자란 ?

2. Device Driver 작업환경은 ?

3. Driver 의 구조

4. Plug & Play

5. Device Driver 응용사례 : UsbBulk.sys

6. Application Program

개요

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장치관리자란 ?

내 컴퓨터 -> 속성 -> 하드웨어 -> 장치관리자

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장치관리자란 ? (USB)

이곳을 클릭

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USBSTOR.SYS 파일을 이해하고 만들어 본다 .

이러한 *.SYS 파일이 바로 Device Driver 이며 , 이 동적라이브러리를 통하여 응용프로그램 (*.exe) 이 OS 와의 대화를 통하여 하드웨어를 접근할 수 있게 되는 것이다 .

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장치드라이버란 ? (USB)

Applications

Win32 APIUser Mode

Kernel Mode

File System DriversOperating System Kernel

Other Kernel Mode Driver

Hardware Abstraction layer(HAL)

Hardware

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4. Plug & Play


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1. Windbg 설치

2. Windows Device Driver Tool kit 설치

3. NULL Modem Cable 연결

4. Target Computer, Host Computer


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: Windbg 설치2. Device Driver 작업환경은 ?

1. 먼저 두 대의 컴퓨간에 널 모뎀 케이블과 하이퍼터미널을 이용하여 통신여부를 파악한다 . (buadrate, no hardware 로 세팅하여 확인하며 , 또한 파일 전송 여부가 잘되는 지도 확인 하면 좋을 듯 )

2. Target 컴퓨터의 OS 시스템이 설치된 하드디스크 (C:) 폴더에 있는 BOOT.INI 파일의 내용을 다음과 같이 수정한다 . 물론 baudrate 와 comport 값을 적절하게 세팅하여야 한다 .

[boot loader]timeout=10default=multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINNT

[operating systems]multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINNT="Microsoft Windows 2000 Professional" /fastdetect /noguiboot

multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINNT="MS Win 2000 Professional-Prof.Ham" /fastdetect /noguiboot /debug /debugport=com1 /baudrate=115200

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3. Host Computer 에 Windbg 6.0 버전을 설치한다

4. Target 컴퓨터에서 작성된 *.pdb 파일을 Host computer 의 c:\winnt\ 아래 ( 중요 ?? : c:\winnt\symbolham) 에 폴더를 만들어 복사한다 .

5. Target 컴퓨터에서 작성된 *.c, *.cpp 파일을 Host computer 의 c:\winnt\ 아래 ( 중요 ??: c:\winnt\symolsourceham) 에 폴더를 만들어 복사한다 .

6. Null Modem Cable 을 연결하고 난후 , Host Computer 의 Windbg 를 수행한다

7. Windbg 의 FILE->Symbol File Path 와 FILE->Source File Path 를 4, 5 에서의 폴더로 세팅한다

8. Windbg 의 Kernel Debug 를 선택한다

9. 이제 Target Computer 를 부팅한다 .

10. Windbg 의 Command 창에 디벅메시지가 나타나는지를 살펴본다

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11. 가급적 Windbg 의 Debug->Source Mode 가 체크되어 있는 지를 확인한다

12. Windbg 의 Command 창에 " LM " 명령어를 입력하여 , 현재 Load된 Module 들에 대한 상태들을 살펴본다 . 이때 분석하고자 하는 드라이버들에 대한 Symbol 들이 잘 올라가 있는 지를 살펴본다

13. 12 번이 여의치 않은 경우 " .reload " 명령어를 입력하여 , 새로운 Symbol 들로 다시 재 로드하여 , 원하는 드라이버 루틴에 대한 *.pdb 파일들이 제대로 Loading 되었는 지를 살펴본다

14. WIndbg 의 Command 창에서의 명령에 대하여서는 Windbg 의 Help->Contents 를 크릭하여 도움말을 열고 난후 Reference->Debugger Commands 부분을 읽어 보면 좋을 듯 하다 .

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15. 16. Windbg 의 Command 창에 " x i8042prt!* " 명령어를 입력하여 , i8042prt.sys 드라이버 모듈과 관련된 Symbols 들을 살펴보기를 바란다 . \

16. Windbg 의 Command 창에 " bp i8042prt!I8042KeyboardInterruptService* " 명령어를 입력하여 , Debug Break Point 를 세팅한 후 , 그 결과를 체크하기 위하여 , " BL " 명령어를 입력하여 본다 . " BC #", " BD # ", " BE # " 명령어는 해당되는 Break Point 를 지우거나 , Disable, Enable 시킨다

17. Host Computer 에서 Break 하기 위하여서는 Debug->Break 을 선택하면 된다

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4. Plug & Play


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Driver 의 구조 : Layered Driver Architecture

Applications

Win32 APIUser Mode

Kernel Mode

File System DriversOperating System Kernel

Kernel Mode Client Driver

Hardware Bus driver

Port Driver

Class Driver

User Mode Client Driver

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4. Plug & Play


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PCI bus : PCI bus driver

BUS Driver & Function Driver

One PCI Bus driver makes a thread which monitoring the attachment or dettachment of the device by sending spcial command to all the device on PCI bus

All the device should send a data packet such as PID, VID

With the information of PID and VID, OS (Windows xp) is searching a *.inf file thai is located in C:\windows\inf

Based on *.inf file, OS loading(install) a device driver ( *.sys)

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[Version]Signature="$CHICAGO$"Class=USBClassGUID={36FC9E60-C465-11CF-8056-444553540000}provider=%ProviderName%DriverVer=10/23/2006

[SourceDisksNames]1="USB Downloader Installation Disk for SEC SOC",,,

[SourceDisksFiles]SECUSB2.sys = 1SECUSB2.inf = 1

[Manufacturer]%MfgName%=SystemLsi

[SystemLsi] %USB\VID_04E8&PID_1234.DeviceDesc%=SECUSB2.Dev, USB\VID_04E8&PID_6400

INF file: (VID, PID)

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[DestinationDirs]SECUSB2.Files.Ext = 10,System32\DriversSECUSB2.Files.Inf = 10,INF

[SECUSB2.Dev]CopyFiles=SECUSB2.Files.Ext, SECUSB2.Files.InfAddReg=SECUSB2.AddReg

[SECUSB2.Dev.NT]CopyFiles=SECUSB2.Files.Ext, SECUSB2.Files.InfAddReg=SECUSB2.AddReg

[SECUSB2.Dev.NT.Services]Addservice = SECUSB2, 0x00000002, SECUSB2.AddService


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[SECUSB2.AddService]DisplayName = %SECUSB2.SvcDesc%ServiceType = 1 ; SERVICE_KERNEL_DRIVERStartType = 3 ; SERVICE_DEMAND_STARTErrorControl = 1 ; SERVICE_ERROR_NORMALServiceBinary = %10%\System32\Drivers\SECUSB2.sysLoadOrderGroup = Base

[SECUSB2.AddReg]HKR,,DevLoader,,*ntkernHKR,,NTMPDriver,,SECUSB2.sysHKLM,"System\Currentcontrolset\Services\SECUSB2\Parameters","MaximumTransferSize",0x10001,4096HKLM,"System\Currentcontrolset\Services\SECUSB2\Parameters","DebugLevel",0x10001,2[SECUSB2.Files.Ext]SECUSB2.sys

[SECUSB2.Files.Inf]SECUSB2.Inf


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;---------------------------------------------------------------;

[Strings]ProviderName="SEC AP application Team"MfgName="SEC, SYSTEM LSI"USB\VID_04E8&PID_1234.DeviceDesc="SEC SOC SMDK Board"SECUSB2.SvcDesc="SECUSB2.sys, SEC SOC USBD Driver“


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4. Plug & Play


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파일의 구성

1. Bulkusb.c2. Bulkpnp.c3. Busbdbg.c4. Ioctlblk.c5. Ocrwblk.c6. Bulkpwr.c

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Sources 파일

TARGETNAME=secbulkTARGETTYPE=DRIVERDRIVERTYPE=WDM

TARGETPATH=obj

TARGETLIBS=$(DDK_LIB_PATH)\usbd.lib

USE_MAPSYM=1

SOURCES= \ BulkUsb.rc \ BusbDbg.c \ BulkUsb.c \ SBulkPnP.c \ BulkPwr.c \ IoctlBlk.c \ OcrwBlk.c

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Bulkusb.c : DriverEntry()

NTSTATUS DriverEntry( IN PDRIVER_OBJECT DriverObject, IN PUNICODE_STRING RegistryPath ) {…… // Create dispatch points for create, close, unload DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE] = BulkUsb_Create; DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE] = BulkUsb_Close; DriverObject->DriverUnload = BulkUsb_Unload;

// User mode DeviceIoControl() calls will be routed here DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_DEVICE_CONTROL] = BulkUsb_ProcessIOCTL;

// User mode ReadFile()/WriteFile() calls will be routed here DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_WRITE] = BulkUsb_Write; DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_READ] = BulkUsb_Read;

// routines for handling system PNP and power management requests DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_SYSTEM_CONTROL] = BulkUsb_ProcessSysControlIrp; DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_PNP] = BulkUsb_ProcessPnPIrp; DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_POWER] = BulkUsb_ProcessPowerIrp;…..

CreateFile()

CloseFile()

DeviceIOControl()

WriteFile()

ReadFile()

PowerManager

PnPManagerIoCallDriver()

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Bulkusb.c

//DriverObject->DriverExtension->AddDevice = BulkUsb_PnPAddDevice;

BULKUSB_KdPrint( DBGLVL_DEFAULT,("exiting DriverEntry (%x)\n", ntStatus));

return ntStatus;}

장치가 장착될 경우에 PnP Manager 에 의하여 불리어 진다 .

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Bulkusb.c : BulkUsb_ProcessSysControlIrp

NTSTATUS BulkUsb_ProcessSysControlIrp( IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject, IN PIRP Irp)

Irp->IoStatus.Status = STATUS_SUCCESS;Irp->IoStatus.Information = 0;

irpStack = IoGetCurrentIrpStackLocation (Irp);deviceExtension = DeviceObject->DeviceExtension;stackDeviceObject = deviceExtension->TopOfStackDeviceObject;

BulkUsb_IncrementIoCount(DeviceObject);

BULKUSB_ASSERT( IRP_MJ_SYSTEM_CONTROL == irpStack->MajorFunction );IoCopyCurrentIrpStackLocationToNext(Irp);ntStatus = IoCallDriver(stackDeviceObject, Irp);

BulkUsb_DecrementIoCount(DeviceObject);

return ntStatus;}

Drivers that do not support WMI by registering as a WMI data provider must pass IRP_MJ_SYSTEM_CONTROL requests to the next lower driver.

Next Lower Driver

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Bulkusb.c : BulkUsb_Read

NTSTATUS BulkUsb_Read( IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject, IN PIRP Irp ) {

NTSTATUS ntStatus = BulkUsb_StagedReadWrite(DeviceObject, Irp, TRUE); // false to write, true to read

return ntStatus;

}

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Bulkusb.c : BulkUsb_StagedReadWrite

NTSTATUS BulkUsb_StagedReadWrite( IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject, IN PIRP Irp, IN BOOLEAN Read ){PDEVICE_EXTENSION deviceExtension = DeviceObject->DeviceExtension;…if ( Irp->MdlAddress ) { // could be NULL for 0-len request

totalLength = MmGetMdlByteCount(Irp->MdlAddress); }if ( totalLength <= deviceExtension->MaximumTransferSize ) {// for short or zero-len transfers, no need to do the staging; do it in a single request

return BulkUsb_SingleUrbReadWrite( DeviceObject, Irp, Read ); }…}

Maximum TransferSize:4096

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Bulkusb.c : BulkUsb_SingleUrbReadWrite()-1

NTSTATUSBulkUsb_SingleUrbReadWrite( IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject, IN PIRP Irp, IN BOOLEAN Read) {…Irp->IoStatus.Information = 0;

siz = sizeof(struct _URB_BULK_OR_INTERRUPT_TRANSFER); irpStack = IoGetCurrentIrpStackLocation (Irp); fileObject = irpStack->FileObject; pipeHandle = fileObject->FsContext; …..if ( Irp->MdlAddress ) { // could be NULL for 0-len request

totalLength = MmGetMdlByteCount(Irp->MdlAddress);}

urb = BulkUsb_BuildAsyncRequest(DeviceObject, Irp, pipeHandle, Read);

deviceExtension->BaseUrb = urb; nextStack = IoGetNextIrpStackLocation(Irp);nextStack->Parameters.Others.Argument1 = urb;

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Bulkusb.c : BulkUsb_SingleUrbReadWrite()-2

nextStack->MajorFunction = IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL; nextStack->Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode = IOCTL_INTERNAL_USB_SUBMIT_URB;IoSetCompletionRoutine( Irp, // irp to use BulkUsb_SimpleReadWrite_Complete, // routine to call when irp is done DeviceObject, // we pass our FDO as context to pass routine TRUE, // call on success TRUE, // call on error TRUE); BulkUsb_IncrementIoCount(DeviceObject);

ntStatus = IoCallDriver(deviceExtension->TopOfStackDeviceObject, Irp );

return ntStatus;

}

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Data Structure : IRP

typedef struct _IRP { . . PMDL MdlAddress; ULONG Flags; union { struct _IRP *MasterIrp; . . PVOID SystemBuffer; } AssociatedIrp; . . IO_STATUS_BLOCK IoStatus;..PDRIVER_CANCEL CancelRoutine; PVOID UserBuffer; ..} Tail; } IRP, *PIRP;

Pointer to an MDL describing a user buffer for an IRP_MJ_READ or IRP_MJ_WRITE request if the

driver set up its device object(s) for direct I/O .

AssociatedIrp.SystemBuffer Pointer to a system-space buffer for one of the following: (1) a transfer request to a driver that set up its device object(s) requesting buffered I/O; (2) an IRP_MJ_DEVICE_CONTROL request, (3) an IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL request with an I/O control code that was defined with METHOD_BUFFERED

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Data Structure : IO_STACK_LOCATION typedef struct _IO_STACK_LOCATION

{ UCHAR MajorFunction; UCHAR MinorFunction; UCHAR Flags; UCHAR Control; union { // Parameters for IRP_MJ_CREATE

struct { PIO_SECURITY_CONTEXT SecurityContext; ULONG Options; USHORT POINTER_ALIGNMENT FileAttributes; USHORT ShareAccess; ULONG POINTER_ALIGNMENT EaLength; } Create; // Parameters for IRP_MJ_READ struct { ULONG Length; ULONG POINTER_ALIGNMENT Key; LARGE_INTEGER ByteOffset; } Read; ….

PDEVICE_OBJECT DeviceObject; PFILE_OBJECT FileObject; . . } IO_STACK_LOCATION, *PIO_STACK_LOCATION;

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Data Structure : FILE_OBJECT

Accessible Fields

PDEVICE_OBJECT DeviceObject Pointer to the device object on which the file is opened.

PVOID FsContext Pointer to whatever optional state a driver maintains about the file object; otherwise, NULL.

PVOID FsContext2 Pointer to whatever additional state a driver maintains about the file

object; otherwise, NULL. UNICODE_STRING FileName

Is the name of the file opened on the device, or the Length of the string is zero if the device represented by DeviceObject is being opened.

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4. Plug & Play


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Application Program

아지시스템에서 제공하는 2410 관련 CD 에 들어 있는 rwbulk.exe ( Web Disk 에서 다운 로드 할 것 )

1. MBA 2440 보드를 호스트 컴퓨터와 연결2. 호스트컴퓨터에서 DNW.exe 를 가동하고 MBA 를 리셋한후 18 번

메뉴를 선택한 후에 다시 1 번 메뉴를 세팅하여 target MBA 2440 보드의 USB Client (Device) 기능을 발휘시킨다 .

3. 호스트 컴퓨터의 rwbulk.exe 를 가동한 후 “rwbulk –r 128” 을 수행하여 타겟 MBA2440 으로부터 USB 를 통하여 data 를 전송받아본다 .

4. 3. 단계가 잘 되지 않을 경우 , dnw.exe 의 USB Port-> Rx Test 를 클릭하여 타겟 MBA2440 으로부터 USB 룰 통하여 data 가 잘 전송되는지 체크하여본다 .

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Application Program

DNW.exe 프로그램의 작동 : USB Port-> Rx Test

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Application Program

Rwbulk.exe 프로그램의 작동 : rwbulk –r 128

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Application Program

Rwbulk.exe 프로그램이 작동될 때 , dnw.exe 도 MBA2440 보드가 USB Device 로 작동되게 하기 위하여 가동되어야 하며 , 여기서 18 번 메뉴와 이에 대한 1 번 서브를 선택하여야 한다 . 이러한 처리가 있어야만 MBA2440 보드가 usb Device 로 가동되며 , 따라서 이 때 dnw.exe 의 USB Port -> Rx Test 를 수행하여 MBA2440 보드의 USB Device 기능이 잘 발휘되는가를 살펴본다 .

다음 그림에서는 SECBULK.SYS 와 관련하여 두개의 장치가 가동중임을 알 수 있으며 , 하나는 DNW.exe 와 다른 하나는 rwbulk.exe 와 SECBULK.SYS 와 연계하여 작동하고 있음을 보여주고 있다 .

USBPDO-12

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USB Client 의 장치명 2 개가 사용되고 있다 .

Application Program

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Application Program

rwbulk.c 에 대하여 MS Visual C 로 작동시키기 위한 절차

1. rwbulk.c 를 MS Visual C tool 을 이용하여 open 한다 .

2. Visual C 상황에서 Build->Rebuild ALL 를 수행하여 본다 . 이 후 Project 를 만들 것이냐 ? 물음이 들어오면 yes 를 응답한다 .

3. 다시 Visual C 상황에서 Build->Rebuild ALL 를 수행하여 본다 . 당연히 ERROR 가 발생된다 . ERROR 에 대처한 다음 절차를 밟는다

4. Tools->Options 를 선택하여 Build Directory 탭을 선정하고 include files 에 대한 directory 를 D:\WINDDK\2600.1106\INC\DDK\WXP 로 세팅한다 .

5. Project->Settings 를 클릭하고나서 나타나는 대화상자에서 Link 탭을 선정한다 . 그리고 나서 Object/Library modules 부분에 setupapi.lib usbd.lib 를 추가 한다 .

6. Tools->Options 를 선택하여 Build Directory 탭을 선정하고 library files 에 대한 directory 를 D:\WINDDK\2600.1106\LIB\WXP\I386 로 세팅한다 .

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Application Program

rwbulk.c 에 대하여 MS Visual C 로 작동시키기 위한 절차

7. Project->Settings 의 Debug 탭을 선택하고 Program Argument 에 “ – r 128” 을 입력한다 .

8. Rwbulk.c 의 main() 함수의 parse() 부분에 debug break 을 세팅하고 나서 build->Start debug 을 수행하면서 디버깅하여 본다 .

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Application Program

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Application Program

… printf("<%s> R (%04.4d) : request %06.6d bytes -- %06.6d bytes read\n",

inPipe, i, ReadLen, nBytesRead);//HAMprintf("Dumping read buffer\n");dump( pinBuf, nBytesRead );//HAM

if (fWrite) {…..

다음과 같이 기존의 main() 루틴에 dump() 를 추가하여 USB Device 로 부터 읽어온 내용을 command 창에 나타낸다 .

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Application Program

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Application Program

TIP : 디버깅 모드에서 작동시키면 작동이 되지 않음을 유의하시기 바랍니다 . 따라서 USB read 작동시는 디버깅 상태에서 Test 가 되지 않음을 유념하시기 바랍니다 .

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