Crie um ambiente de desenvolvimento de driver do Windows

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introdução

Para o desenvolvimento de driver do Windows, existem muitos documentos úteis nos documentos oficiais da Microsoft para explicar e aprender. Aqui, o desenvolvimento do driver é classificado coletivamente como desenvolvimento de hardware do Windows ( https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/drivers/ ) e todo o conteúdo de que precisamos pode ser encontrado nos documentos relevantes deste link (porque o Windows não é de código aberto, portanto, devemos contar com materiais lançados oficialmente para aprendizado relacionado ao Windows ) .

Para começar a aprender o desenvolvimento de driver do Windows, primeiro você precisa criar seu próprio ambiente de desenvolvimento (para que possa tentar demonstrá-lo e verificá-lo sozinho durante o processo de aprendizado). Muitas tarefas de desenvolvimento no Windows dependem do estabelecimento de um ambiente de desenvolvimento complexo, e essa parte da carga de trabalho é bastante grande (em comparação com o ambiente Linux). Isso ocorre porque o IDE de desenvolvimento do Windows é complicado de implantar, mas economizará (encobrirá) muitas operações quando usado.

O conteúdo principal deste capítulo é o seguinte:

• Saiba mais sobre o ambiente de desenvolvimento de drivers do Windows
• Baixe o ambiente de desenvolvimento de driver do Windows
• Escreva um driver NT simples
• Após a compilação do driver NT (indicando que o ambiente de desenvolvimento atual foi configurado), o processo de instalação e depuração do driver será demonstrado na depuração subsequente.

Saiba mais sobre o ambiente de desenvolvimento de drivers do Windows

O ambiente de desenvolvimento de driver do Windows anterior era realizado principalmente por meio do VC++, combinado com o uso do Windows Driver Development Kit (WDK) para concluir a compilação. Mas quando entrei em contato com essa parte do conteúdo, o Windows já havia atualizado e lançado o Windows 11, então a parte das ferramentas de desenvolvimento de driver do Windows também foi bastante alterada e otimizada.

Hoje, o ambiente de desenvolvimento de driver do Windows e o depurador do Windows estão integrados ao Microsoft Visual Studio. Nesse ambiente de desenvolvimento de driver integrado, a maioria das ferramentas necessárias para codificar, criar, empacotar, implantar e testar drivers está disponível na interface do Visual Studio. Pode-se dizer que o Visual Studio é uma ferramenta poderosa para desenvolvimento de software no sistema operacional Windows. Por meio desse IDE, podemos desenvolver drivers do Windows, desenvolvimento de aplicativos de interface do Windows, depuração de programas do Windows e assim por diante.

Portanto, se quisermos implantar o ambiente de desenvolvimento de driver do Windows agora, precisamos instalar o Visual Studio primeiro e, em seguida, instalar o Windows Driver Development Kit (WDK). Para saber como obter o Visual Studio e o WDK, visite a página de configuração e downloads do WDK ( Página de configuração e downloads do WDK ). As ferramentas de depuração para Windows ( Ferramentas de depuração para Windows ) estão incluídas na instalação do WDK.

O WDK usa MSBuild.exe, que está disponível na interface do usuário do Visual Studio e como uma ferramenta de linha de comando. Drivers criados no ambiente do Visual Studio usam arquivos de projeto e solução para descrever um projeto ou grupo de projetos. O ambiente do Visual Studio fornece ferramentas para converter arquivos de origem e catálogo herdados em arquivos de projeto e solução.

O ambiente do Visual Studio fornece modelos para:

• novo motorista
• pacote de driver
• novo teste
• Melhorias nos testes existentes
• Script de implantação de driver personalizado

No ambiente do Visual Studio, você pode configurar o processo de compilação para criar e assinar automaticamente os pacotes de driver. Ferramentas de análise estática e em tempo real estão disponíveis no Visual Studio. Você pode configurar computadores de destino para testar drivers e ter seus drivers implantados automaticamente nos computadores de destino toda vez que você reconstruir. Você pode escolher entre vários testes de tempo de execução ou escrever o seu próprio.

Baixe o ambiente de desenvolvimento de driver do Windows

Etapas para baixar e instalar o ambiente de desenvolvimento de driver do Windows:

1. Selecione a versão apropriada do Visual Studio para baixar e instalar;
2. Selecione a versão WDK correspondente para baixar e instalar;

Baixe e instale a versão correspondente do Visual Studio conforme necessário

Devido às diferentes versões do kernel do sistema operacional Windows, também precisamos considerar a versão do Windows à qual o driver deve se adaptar ao desenvolver um driver do Windows. Diferentes versões do sistema operacional de destino precisam usar diferentes versões do ambiente de desenvolvimento VS e diferentes versões do pacote WDK. Para obter detalhes, consulte o seguinte conteúdo da tabela:

A tabela a seguir indica quais versões do Visual Studio são necessárias para diferentes versões do WDK.

Versão de destino do Windows	Versão do Visual Studio
Windows 11 versão 21H2, Windows Server 2022, Windows 10 versão 2004, Windows 10 versão 1903	Visual Studio Community 2019 , Visual Studio Professional 2019 , Visual Studio Enterprise 2019
Windows 10, versão 1809, Windows 10, versão 1803, Windows 10, versão 1709	Visual Studio Community 2017 , Visual Studio Professional 2017 , Visual Studio Enterprise 2017
Windows 10, versão 1703, Windows 10, versão 1607	Visual Studio Express 2015 , Visual Studio Community 2015 , Visual Studio Professional 2015 , Visual Studio Enterprise 2015
atualização do windows 8.1, windows 8.1	Visual Studio 2013
Windows 8	Visual Studio Professional 2012 , Visual Studio Ultimate 2012

Ao instalar o Visual Studio, selecione 使用 C++ 的桌面开发Workloads. O Windows 10 Software Development Kit (SDK) é incluído automaticamente e aparece no painel Resumo à direita.

Para desenvolver um driver Arm/Arm64, selecione 单个组件, então selecione 编译器、生成工具和运行时em 适用于 Arm/Arm64 的 Visual C++ 编译器和库.

Deve-se observar aqui que, como minha versão é relativamente alta, preciso apenas baixar o Visual Studio (o SDK do Windows está incluído). Se você estiver desenvolvendo em um sistema de destino executando o Windows 10, versão 1607 ou Windows 10, versão 1703, deverá instalar o Visual Studio 2015 antes de baixar e instalar a versão do SDK do Windows para sua versão de destino do Windows 10, conforme mostrado na tabela abaixo.

Versão de destino do Windows	Versão do SDK do Windows
Windows 10 versão 1703	SDK do Windows para Windows 10.0.15063.468
Windows 10 versão 1607	SDK do Windows para Windows 10.0.14393.795
Windows 8.1	SDK do Windows para Windows 8.1
Windows 8	SDK do Windows para Windows 8

O SDK do Windows não está incluído no Visual Studio 2015, portanto, o SDK deve ser instalado separadamente. Versões posteriores do Visual Studio incluem o Windows SDK.

A versão de destino do sistema operacional Windows que escolhi aqui é a versão Windows 10 22H2.

Para escolher a versão do Visual Studio, você só precisa considerar a versão principal do Windows, mas é importante observar que o Windows 10 1903, o Windows 10 1809 e o Windows 10 1703 exigem diferentes versões do Visual Studio, que correspondem a 2019, 2017 e 2015, respectivamente.

Aqui escolhemos baixar e usar o Visual Studio 2019 Community Edition.

Já instalei aqui e instalei diferentes versões do Visual Studio ao mesmo tempo devido a diferentes versões de destino. Aqui apenas a versão 2019 precisa ser instalada e a instalação só precisa ser selecionada使用C++的桌面开发

Depois que a seleção aqui estiver concluída, execute o download e instale. (Este processo pode demorar um pouco, e verifique se a rede está normal)

Após a conclusão, inicie e abra para ver a interface de inicialização do Visual Studio 2019.

Agora não instalamos o WDK (Windows Driver Development Kit) correspondente, portanto não há solução correspondente ao driver quando optamos por criar um novo projeto.

Baixe e instale o kit de ferramentas WDK correspondente

Assim como selecionamos a versão do Visual Studio, também precisamos escolher instalar a versão WDK correspondente de acordo com a situação.

O WDK é integrado ao Visual Studio e às ferramentas de depuração para Windows (WinDbg). Esse ambiente integrado fornece as ferramentas necessárias para desenvolver, criar, empacotar, implantar, testar e depurar drivers. (A partir do Windows 10, versão 1709, as extensões WDK para Visual Studio são instaladas por padrão quando você instala o WDK. Essas extensões são necessárias para integrar o WDK com o Visual Studio.)

Versão de destino do Windows	WDK e downloads relacionados
Windows 11 versão 22H2	Baixe o Kit de Driver do Windows (WDK)
Windows 11 versão 21H2	Windows 11 Versão 21H2 WDK
Servidor Windows 2022	WDK para Windows Server 2022
Windows 10, versão 22H2, Windows 10, versão 21H2, Windows 10, versão 21H1, Windows 10, versão 20H2, Windows 10, versão 2004	WDK para Windows 10 versão 2004
Windows 10, versão 1909, Windows 10, versão 1903	WDK para Windows 10, versão 1903
Windows 10 versão 1809, Windows Server 2019	WDK para Windows 10, versão 1809
Windows 10 versão 1803	WDK para Windows 10, versão 1803
Windows 10 versão 1709	WDK para Windows 10, versão 1709
Windows 10 versão 1703	WDK para Windows 10, versão 1703
Windows 10, versão 1607, Windows 10, versão 1511, Windows 10, versão 1507, Windows Server 2016	WDK para Windows 10 versão 1607
Atualização do Windows 8.1	WDK 8.1 Update Only (Inglês) - Permanentemente indisponível, WDK 8.1 Update Test Package Only (English) - Permanentemente indisponível, WDK 8.1 Samples (Observação: Drivers podem ser criados para Windows 8.1 usando qualquer WDK do Windows 10, versão 1607 ao Windows 11, versão 21H2.)
windows 7	WDK 7.1.0
Windows 8	WDK 8 (somente em inglês) , WDK 8 Redistributables (somente em inglês) , WDK 8 Samples

Como precisamos do WDK correspondente ao Windows 10 22H2, selecione o WDK para Windows 10 versão 2004 de acordo com a tabela acima. (wdksetup.exe)

Este processo de instalação é muito simples, você só precisa ir até o final para concluir a instalação. Depois que o WDK é instalado aqui, abrimos o Visual Studio 2019 novamente e, em seguida, selecionamos New Project, então podemos selecionar no tipo de projeto Driver, o que significa que nosso ambiente de desenvolvimento de driver do Windows foi configurado.

Escreva seu primeiro código de driver

Na última parte, concluímos a implantação do ambiente de desenvolvimento de driver do Windows. Aqui, tente escrever o driver mais simples para verificar nosso ambiente.

1. Abra o Visual Studio 2019, selecione New Project, selecione o tipo de projeto Drivere, em seguida, selecione Kernel Model Driver(KMDF)e clique em 下一步.
   

2. Digite o novo nome do projeto, caminho de armazenamento e clique em 创建.
   
   A ferramenta IDE concluirá automaticamente a criação básica do arquivo para nós, e você poderá ver os arquivos criados automaticamente no explorador de soluções.
   

3. Não altere nada, selecione diretamente 生成- 生成解决方案, e um arquivo de driver do Windows vazio será compilado e armazenado no caminho que acabamos de salvar.Aqui concluímos
   
   a criação e compilação do driver do Windows mais básico.
   Nos capítulos seguintes, após entendermos os conceitos relacionados aos drivers do Windows, adicionaremos código, implantação, depuração e outras operações.

Resumir

Este capítulo apresenta brevemente o conhecimento relevante sobre o ambiente de desenvolvimento de driver do Windows e conduz a verificação de implantação do ambiente de desenvolvimento de driver do Windows com base na versão do sistema operacional Windows 10 22H2. Para concluir o ambiente de desenvolvimento de driver do Windows, você precisa selecionar a versão correspondente do Visual Studio e a versão WDK (Windows Driver Kit) de acordo com a versão do sistema operacional de destino que você desenvolve. As etapas de instalação também são para instalar o Visual Studio primeiro e depois instalar o WDK. Se for uma versão superior do sistema operacional Windows, essas duas etapas serão concluídas (porque o Windows SDK necessário foi integrado ao Visual Studio), se for uma versão inferior ao Visual Studio 2015, você precisará baixar e instalar o Windows SDK separadamente.

Por meio do estudo do conteúdo deste capítulo, acredito que você conseguiu implantar e concluir o ambiente de desenvolvimento de driver do Windows em sua própria máquina. Mais tarde, você pode se concentrar em aprender sobre o conteúdo técnico relacionado ao driver do Windows.

Referências

https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/drivers/
https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/drivers/download-the-wdk
https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/drivers/other-wdk-downloads