### NT设备驱动程序开发基础
#### 重要概念与框架
NT设备驱动程序开发是Windows操作系统内核编程的重要组成部分，尤其对于工业控制领域有着不可替代的作用。随着Windows NT系统的普及，其安全、稳定以及友好的界面特性使其成为工业控制领域的首选操作系统。在工业控制中，串行、并行通信及总线控制技术的广泛应用要求用户开发定制化的硬件设备，并确保用户应用程序能够与这些硬件设备进行有效通信，包括发送控制命令和读取状态信息等。
然而，为了保障系统安全性和稳定性，Windows NT不允许用户应用程序直接访问物理硬件，这便需要设备驱动程序作为桥梁，跨越操作系统边界对物理硬件进行操作，并向上提供客户应用程序控制接口。设备驱动程序的工作机制和控制结构与用户模式下的应用程序有显著不同，它们由系统内核调度，响应各种事件，如设备的加载、卸载、用户程序的系统服务调用、硬件资源可用性变化等。
#### 分层结构与设备驱动
Windows NT采用了分层设计，如图所示，包括运行在用户模式和内核模式下的多个组件。设备驱动程序位于内核模式下的I/O管理器中，负责处理硬件级别的输入输出操作。这种设计确保了操作系统的安全性与稳定性，同时也为开发者提供了清晰的编程模型。
#### 驱动程序的工作方式
内核模式驱动程序与用户模式应用程序的主要区别在于控制流的不同。驱动程序没有主循环或事件循环，而是由I/O管理器根据系统需求动态调用。这种工作方式使得驱动程序能够在系统启动、关闭、硬件资源变化或用户程序请求时响应，提供高度灵活和高效的服务。
#### 初始化过程
设备驱动程序的初始化过程是整个生命周期的关键环节。系统加载驱动程序的入口点通常存储在系统注册表中，包括驱动程序的加载时机和加载后的配置信息。例如，注册表键如`SYSTEM\CurrentControlSet\Services\XXX`包含了驱动程序的装载类型、启动参数、依赖项等重要信息。当操作系统启动、初始化或服务控制管理器启动时，系统会根据这些配置项加载相应的驱动程序。
#### 装载例程详解
I/O管理器调用驱动程序的`DriverEntry`例程来执行初始化。在这个例程中，开发者需要完成以下关键任务：
1. **初始化其他例程入口**：定义并初始化设备驱动程序中的各种处理例程，如创建、关闭、读写、查询等操作。
2. **创建命名设备对象**：设备对象是驱动程序与硬件设备交互的基础，每个设备都有一个唯一的命名设备对象。
3. **读取系统注册表信息**：从系统注册表中读取与设备相关的配置参数，以便正确配置设备驱动程序。
4. **声明必要资源**：包括中断、内存映射、DMA通道等硬件资源的分配和声明。
5. **设置驱动程序与子系统名称的连接**：确保驱动程序可以被相应的子系统识别和调用。
6. **创建或初始化对象、类型和资源**：驱动程序可能需要创建自己的对象、数据结构或锁定机制，以管理和同步硬件访问。
7. **返回状态值**：`DriverEntry`例程应返回一个状态值，指示初始化是否成功。
通过深入理解上述概念和技术细节，开发者可以有效地设计和实现高性能、高可靠性的设备驱动程序，满足工业控制和其他领域对硬件设备的高级需求。
