Delphi研究之驱动开发篇（二）--工具及环境搭建

上篇教程主要是讲解了用Delphi开发Windows驱动程序需要解决的一些技术上的问题，虽然啰嗦了一大堆，也不知道讲清楚了没有^_^。本篇我们开始讲述用Delphi构建驱动开发环境。
用Delphi开发驱动程序所必须的工具：
 Dcc32.exe – Delphi编译器，我用的是Delphi 2007的dcc32
 rmcoff -- 我用BCB开发的Delphi目标文件符号名修改、OMF到coff格式转换以及删除obj文件中无用代码及重复符号的工具
 Link.exe -- microsoft链接器，不要使用7.1xx版的，似乎有bug
 DDK相关结构、APIs的Delphi声明文件（我已经完成部分结构、APIs的声明转换，放在我的KmdKit4D工具包里）
有上面的东东就可以开发Windows驱动程序了，下面就让我们来写一个最简单的驱动程序：

代码:unit driver;

interface

uses nt_status, ntoskrnl;

function _DriverEntry(DriverObject:PDriverObject;RegistryPath:PUnicodeString):NTSTATUS; stdcall;

implementation

procedure DriverUnload(DriverObject:PDriverObject); stdcall;
begin
DbgPrint('DriverUnload(DriverObject:0x%.8X)',[DriverObject]);
DbgPrint('DriverUnload(-)',[]);
end;

function _DriverEntry(DriverObject:PDriverObject;RegistryPath:PUnicodeString):NTSTATUS; stdcall;
begin
DbgPrint('DriverEntry(DriverObject:0x%.8X;RegistryPath:0x%.8X)',[DriverObject,RegistryPath]);

DriverObject^.DriverUnload:=@DriverUnload;

Result:=STATUS_SUCCESS;
DbgPrint('DriverEntry(-):0x%.8X',[Result]);
end;

end.
以上就是一个最简单的驱动程序，就像其他的可执行程序一样，每个驱动程序也有一个入口点，这是当驱动被装载到内存中时首先被调用的，驱动的入口点是DriverEntry过程（注：过程也就是子程序），DriverEntry这个名称只是一个标记而已，你可以把它命名为其他任何名字--只要它是入口点就行了。DriverEntry过程用来对驱动程序的一些数据结构进行初始化，它的函数原型定义如下：
代码:function _DriverEntry(DriverObject:PDriverObject;RegistryPath:PUnicodeString):NTSTATUS; stdcall;
当然你也可以不用DriverEntry这个名字，任意的名字都可以，不过前面的下划线是必需的。nt_status和 ntoskrnl两个单元包含了常用的数据结构和APIs的声明。由于我常开发Unix下的程序，所以我习惯使用make编译程序，个人感觉make比较智能和方便，因此在推荐大家使用make编译程序。我用的是borland make 5.2版。Makefile的写法可以参考http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=56912，以下是编译这个程序的makefile:

代码:NAME=driver
DCC=dcc32
INCLUDE=d:\mickeylan\KmdKit4D\include
LIB_PATH=d:\mickeylan\KmdKit4D\lib
DCCFLAGS=-U$(INCLUDE) -B -CG -JP -$A-,C-,D-,G-,H-,I-,L-,P-,V-,W+,Y-
LIBS=ntoskrnl.lib hal.lib win32k.lib ntdll.lib
LINKFLAGS=/NOLOGO /ALIGN:32 /BASE:0x10000 /SUBSYSTEM:NATIVE /DRIVER /LIBPATH:$(LIB_PATH) /FORCE:UNRESOLVED /FORCE:MULTIPLE /ENTRY:DriverEntry

all : $(NAME).sys

$(NAME).sys : $(NAME).obj
omf2d $(NAME).obj /U_*
link $(LINKFLAGS) $(LIBS) /out:$(NAME).sys $(NAME).obj

$(NAME).obj : $(NAME).pas
$(DCC) $(DCCFLAGS) $(NAME).pas

clean :
del *.obj
del *.dcu
del *.sys
在命令行下执行make即可编译生成驱动文件，是不是很简单^_^。此程序的源码放在KmdKit4D的sample\basic目录下，该目录下还有一个loaddriver.bat，执行此批处理文件即可加载驱动，并且可以在DbgView的窗口里看见驱动程序输出的调试信息。
到这里，你应该对用Delphi开发驱动程序有了个大体的了解了，下面让我们再来写一个很有趣的驱动程序以加深了解。这个程序是从Four-F的KmdKit的giveio转换来的（我比较懒，不想写新的^_^），写个驱动程序让用户模式下的进程能通过读取端口来访问电脑的CMOS。
大家都知道，端口是被Windows保护起来的，正常情况下，用户模式下的程序是无法直接操作端口的，通过我们的驱动程序修改I/O许可位图（I/O permission bit map，IOPM），这样用户模式下的相应进程就被允许自由地存取I/O端口，这方面详细资料见http://www.intel.com/design/intarch/techinfo/pentium/PDF/inout.pdf。每个进程都有自己的I/O许可位图，每个单独的I/O端口的访问权限都可以对每个进程进行单独授权，如果相关的位被设置的话，对对应端口的访问就是被禁止的，如果相关的位被清除，那么进程就可以访问对应的端口。既然I/O地址空间由64K个可单独寻址的8位I/O端口组成，IOPM表的最大尺寸就是2000h字节（注：每个端口的权限用1个bit表示，64K个端口除以8得到的就是IOPM的字节数，也就是65536/8＝8192字节＝2000h字节）。
TSS的设计意图是为了在任务切换的时候保存处理器状态，从执行效率的考虑出发，Windows NT并没有使用这个特征，它只维护一个TSS供多个进程共享，这就意味着IOPM也是共享的，因此某个进程改变了IOPM的话，造成的影响是系统范围的。
ntoskrnl.exe中有些未公开的函数是用来维护IOPM的，它们是Ke386QueryIoAccessMap和Ke386SetIoAccessMap函数。
代码:function Ke386QueryIoAccessMap(
dwFlag:DWORD;
pIopm:PVOID): NTSTATUS; stdcall;
Ke386QueryIoAccessMap函数从TSS中拷贝2000h字节的当前IOPM到指定的内存缓冲区中，缓冲区指针由pIopm参数指定。
各参数描述如下：
◎ dwFlag--0表示将全部缓冲区用0FFh填写，也就是所有的位都被设置，所有的端口都被禁止访问；1表示从TSS中将当前IOPM拷贝到缓冲区中
◎ pIopm--用来接收当前IOPM的缓冲区指针，注意缓冲区的大小不能小于2000h字节

如果函数执行成功的话会在返回值的低8位返回非0值；如果执行失败则返回零。

代码:function Ke386SetIoAccessMap(
dwFlag:DWORD;
pIopm:PVOID): NTSTATUS; stdcall;
Ke386SetIoAccessMap函数刚好相反，它从pIopm参数指定的缓冲区中拷贝2000h字节的IOPM到TSS中去。
各参数描述如下：
◎ dwFlag--这个参数只能是1，其他任何值函数都会返回失败
◎ pIopm--指向包含IOPM数据的缓冲区，缓冲区的尺寸不能小于2000h字节

如果函数执行成功的话会在返回值的低8位返回非0值；如果执行失败则返回零
当IOPM拷贝到TSS后，IOPM的偏移指针必须被定位到新的数据中去，这可以通过Ke386IoSetAccessProcess函数来完成，这也是ntoskrnl.exe中的一个很有用的未公开函数。

代码:function Ke386IoSetAccessProcess(
pProcess: PKPROCESS;
dwFlag:DWORD): NTSTATUS; stdcall;
Ke386IoSetAccessProcess允许或者禁止对进程使用IOPM。其参数说明如下：
◎ pProcess--指向KPROCESS结构
◎ dwFlag--0表示禁止对I/O端口进行存取，将IOPM的偏移指针指到TSS段外面；1表示允许存取I/O端口，将IOPM的偏移指针指到TSS段的88h中
如果函数执行成功的话会在返回值的低8位返回非0值；如果执行失败则返回零
顺便提一下，ntoskrnl中的所有函数都有前缀，通过这个前缀你就可以辨别该函数属于系统功能中的哪一类。不同的前缀表示不同的功能--如i前缀表示内部使用（internal）、p表示私有函数（private）、f表示fastcall。再如，Ke表示内核函数（kernel），Psp表示内部进程支持函数（internal process support），Mm表示内存管理函数（Memory Manager）等等。
Ke386IoSetAccessProcess函数的第一个参数指向进程对象，也就是KPROCESS结构（在\include\nt_status.dcu中定义），Ke386IoSetAccessProcess会将KPROCESS结构中IopmOffset字段的值设置为合适的值。

代码:unit giveio;

interface

uses
nt_status, ntoskrnl, ntutils;

const
IOPM_SIZE = $2000;

function _DriverEntry(DriverObject:PDriverObject;pusRegistryPath:PUnicodeString):NTSTATUS; stdcall;

implementation

function _DriverEntry(DriverObject:PDriverObject;pusRegistryPath:PUnicodeString):NTSTATUS; stdcall;
var
status:NTSTATUS;
oa:OBJECT_ATTRIBUTES;
hKey:HANDLE;
kvpi:KEY_VALUE_PARTIAL_INFORMATION;
pIopm:PVOID;
pProcess: PVOID;
iRet: NTSTATUS;
resultLen: ULONG;
KeyValue: TUnicodeString;
begin
DbgPrint('giveio: Entering DriverEntry',[]);
status := STATUS_DEVICE_CONFIGURATION_ERROR;
InitializeObjectAttributes(oa, pusRegistryPath, 0, 0, nil);
iRet := ZwOpenKey(hKey, KEY_READ, @oa);
if iRet = STATUS_SUCCESS then
begin
RtlInitUnicodeString(KeyValue, 'ProcessId');
if (ZwQueryValueKey(hKey, @KeyValue,
KeyValuePartialInformation, PVOID(@kvpi),
sizeof(kvpi), resultLen) <> STATUS_OBJECT_NAME_NOT_FOUND) and
(resultLen <> 0) then
begin
DbgPrint('giveio: Process ID: %X', [kvpi.dData]);
{Allocate a buffer for the I/O permission map}
pIopm := MmAllocateNonCachedMemory(IOPM_SIZE);
if pIopm <> nil then
begin
if PsLookupProcessByProcessId(kvpi.dData, pProcess) = STATUS_SUCCESS then
begin
DbgPrint('giveio: PTR KPROCESS: %08X', [@pProcess]);
iRet := Ke386QueryIoAccessMap(0, pIopm);
if iRet and $ff <> 0 then
begin
{I/O access for 70h port}
asm
pushad
mov ecx, pIopm
add ecx, 70h / 8
mov eax, [ecx]
btr eax, 70h MOD 8
mov [ecx], eax

{I/O access for 71h port}
mov ecx, pIopm
add ecx, 71h / 8
mov eax, [ecx]
btr eax, 71h MOD 8
mov [ecx], eax
popad
end;

iRet := Ke386SetIoAccessMap(1, pIopm);
if iRet and $FF <> 0 then
begin
iRet := Ke386IoSetAccessProcess(pProcess, 1);
if iRet and $FF <> 0 then
begin
DbgPrint('giveio: I/O permission is successfully given',[]);
end else
begin
DbgPrint('giveio: I/O permission is failed',[]);
status := STATUS_IO_PRIVILEGE_FAILED;
end;
end else
begin
status := STATUS_IO_PRIVILEGE_FAILED;
end;
end else
begin
status := STATUS_IO_PRIVILEGE_FAILED;
end;
ObfDereferenceObject(pProcess);
end else
begin
status := STATUS_OBJECT_TYPE_MISMATCH;
end;
MmFreeNonCachedMemory(pIopm, IOPM_SIZE);
end else
begin
DbgPrint('giveio: Call to MmAllocateNonCachedMemory failed',[]);
status := STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;
end;
end;
ZwClose(hKey);
end;
DbgPrint('giveio: Leaving DriverEntry',[]);
result := status;
end;

end.
以下是makefile:

代码:NAME=giveio
DCC=dcc32
INCLUDE=e:\mickeylan\KmdKit4D\include
LIB_PATH=e:\mickeylan\KmdKit4D\lib
DCCFLAGS=-U$(INCLUDE) -B -CG -JP -$A-,C-,D-,G-,H-,I-,L-,P-,V-,W+,Y-
LIBS=ntoskrnl.lib hal.lib win32k.lib ntdll.lib
LINKFLAGS=/NOLOGO /ALIGN:32 /BASE:0x10000 /SUBSYSTEM:NATIVE /DRIVER /LIBPATH:$(LIB_PATH) /FORCE:UNRESOLVED /FORCE:MULTIPLE /ENTRY:DriverEntry

all : $(NAME).sys

$(NAME).sys : $(NAME).obj
omf2d $(NAME).obj /U_*
link $(LINKFLAGS) $(LIBS) /out:$(NAME).sys $(NAME).obj ntutils.obj

$(NAME).obj : $(NAME).pas
$(DCC) $(DCCFLAGS) $(NAME).pas

clean :
del *.obj
del *.dcu
del *.sys
通过上面的两个例子的学习，相信大家已经能用Delphi写些基本的驱动程序了。本教程的第二部分也就到此为止了，后面还会有更精彩的内容