Delphi研究之驱动开发篇(二)
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
Omf2d -- Delphi目标文件转换工具
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：
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：
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:
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。
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。
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。
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。
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 $FF <> 0 then
begin
DbgPrint('giveio: I/O permission is successfully given',[]);
end else
begin
DbgPrint('giveio: I/O permission is failed',[]);
status := STATUS_IO_PRIVILEGE_FAILED;
end;
end else
begin
status := STATUS_IO_PRIVILEGE_FAILED;
end;
end else
begin
status := STATUS_IO_PRIVILEGE_FAILED;
end;
ObfDereferenceObject(pProcess);
end else
begin
status := STATUS_OBJECT_TYPE_MISMATCH;
end;
MmFreeNonCachedMemory(pIopm, IOPM_SIZE);
end else
begin
DbgPrint('giveio: Call to MmAllocateNonCachedMemory failed',[]);
status := STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;
end;
end;
ZwClose(hKey);
end;
DbgPrint('giveio: Leaving DriverEntry',[]);
result := status;
end;
end.
以下是makefile:
NAME=giveio
DCC=dcc32
INCLUDE=e:\mickeylan\KmdKit4D\include
LIB_PATH=e:\mickeylan\KmdKit4D\lib
DCCFLAGS=-U$(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) $(NAME).pas
clean :
del *.obj
del *.dcu
del *.sys
通过上面的两个例子的学习，相信大家已经能用Delphi写些基本的驱动程序了。本教程的第二部分也就到此为止了，后面还会有更精彩的内容。
PS：随本教程我发布了我的KmdKit4D 0.01预览版，目前只完成了万里长征的第一步，后面的路还很长，希望有兴趣的朋友能和我一起努力来走完剩下的路^_^
下载：KmdKit4D.rar
作 者: mickeylan 转至：http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=58070
用Delphi开发驱动程序所必须的工具：
Dcc32.exe – Delphi编译器，我用的是Delphi 2007的dcc32
Omf2d -- Delphi目标文件转换工具
Link.exe -- microsoft链接器，不要使用7.1xx版的，似乎有bug
DDK相关结构、APIs的Delphi声明文件（我已经完成部分结构、APIs的声明转换，放在我的KmdKit4D工具包里）
有上面的东东就可以开发Windows驱动程序了，下面就让我们来写一个最简单的驱动程序：
unit driver;interfaceuses nt_status, ntoskrnl;function _DriverEntry(DriverObject:PDriverObject;RegistryPath:PUnicodeString):NTSTATUS; stdcall;implementationprocedure DriverUnload(DriverObject:PDriverObject); stdcall;begin DbgPrint('DriverUnload(DriverObject:0x%.8X)',[DriverObject]); DbgPrint('DriverUnload(-)',[]);end;function _DriverEntry(DriverObject:PDriverObject;RegistryPath:PUnicodeString):NTSTATUS; stdcall;begin DbgPrint('DriverEntry(DriverObject:0x%.8X;RegistryPath:0x%.8X)',[DriverObject,RegistryPath]); DriverObject^.DriverUnload:=@DriverUnload; Result:=STATUS_SUCCESS; DbgPrint('DriverEntry(-):0x%.8X',[Result]);end;end.function _DriverEntry(DriverObject:PDriverObject;RegistryPath:PUnicodeString):NTSTATUS; stdcall;NAME=driverDCC=dcc32INCLUDE=d:\mickeylan\KmdKit4D\includeLIB_PATH=d:\mickeylan\KmdKit4D\libDCCFLAGS=-U$(INCLUDE) -B -CG -JP -$A-,C-,D-,G-,H-,I-,L-,P-,V-,W+,Y-LIBS=ntoskrnl.lib hal.lib win32k.lib ntdll.libLINKFLAGS=/NOLOGO /ALIGN:32 /BASE:0x10000 /SUBSYSTEM:NATIVE /DRIVER /LIBPATH:$(LIB_PATH) /FORCE:UNRESOLVED /FORCE:MULTIPLE /ENTRY:DriverEntryall : $(NAME).sys$(NAME).sys : $(NAME).obj omf2d $(NAME).obj /U_* link $(LINKFLAGS) $(LIBS) /out:$(NAME).sys $(NAME).obj $(NAME).obj : $(NAME).pas $(DCC) $(DCCFLAGS) $(NAME).pasclean : del *.obj del *.dcu del *.sys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。
function Ke386QueryIoAccessMap( dwFlag:DWORD; pIopm:PVOID): NTSTATUS; stdcall;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。
function Ke386SetIoAccessMap( dwFlag:DWORD; pIopm:PVOID): NTSTATUS; stdcall;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。
function Ke386IoSetAccessProcess( pProcess: PKPROCESS; dwFlag:DWORD): NTSTATUS; stdcall;◎ 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。
unit giveio;interfaceuses nt_status, ntoskrnl, ntutils;const IOPM_SIZE = $2000; function _DriverEntry(DriverObject:PDriverObject;pusRegistryPath:PUnicodeString):NTSTATUS; stdcall;implementationfunction _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 $FF <> 0 then begin DbgPrint('giveio: I/O permission is successfully given',[]); end else begin DbgPrint('giveio: I/O permission is failed',[]); status := STATUS_IO_PRIVILEGE_FAILED; end; end else begin status := STATUS_IO_PRIVILEGE_FAILED; end; end else begin status := STATUS_IO_PRIVILEGE_FAILED; end; ObfDereferenceObject(pProcess); end else begin status := STATUS_OBJECT_TYPE_MISMATCH; end; MmFreeNonCachedMemory(pIopm, IOPM_SIZE); end else begin DbgPrint('giveio: Call to MmAllocateNonCachedMemory failed',[]); status := STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES; end; end; ZwClose(hKey); end; DbgPrint('giveio: Leaving DriverEntry',[]); result := status;end;end.NAME=giveioDCC=dcc32INCLUDE=e:\mickeylan\KmdKit4D\includeLIB_PATH=e:\mickeylan\KmdKit4D\libDCCFLAGS=-U$(INCLUDE) -B -CG -JP -$A-,C-,D-,G-,H-,I-,L-,P-,V-,W+,Y-LIBS=ntoskrnl.lib hal.lib win32k.lib ntdll.libLINKFLAGS=/NOLOGO /ALIGN:32 /BASE:0x10000 /SUBSYSTEM:NATIVE /DRIVER /LIBPATH:$(LIB_PATH) /FORCE:UNRESOLVED /FORCE:MULTIPLE /ENTRY:DriverEntryall : $(NAME).sys$(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).pasclean : del *.obj del *.dcu del *.sysPS：随本教程我发布了我的KmdKit4D 0.01预览版，目前只完成了万里长征的第一步，后面的路还很长，希望有兴趣的朋友能和我一起努力来走完剩下的路^_^
下载：KmdKit4D.rar
作 者: mickeylan 转至：http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=58070
