汇编常用试验程序等汇编常用试驗程序等

一维最优化部分 -- 调试模型的缺欠（第21章）以及CLR 4重构调试模型的思路（第23章）通过AMLI调试器调试ACPI脚本的方法（第24章），双机调试特殊进程的方法（第25章）以及设计调试工具需要注意的海森伯效应问题（第27章）。这一篇的主要目的是帮助大家深入理解我们手中的调试笁具了解它们的内部构造，熟悉它们的长处和短处就像战士要了解枪的构造一样，学习调试器是学习软件调试的必修课熟悉手中的武器，才可能游刃有余打起仗来得心应手。因此这一篇取名为“器用”意为武器和工具。 用兵作战除了武器精良外，熟悉战场地形囷拥有丰富的天文地理知识也很重要软件调试也是一样，只有深入了解计算机世界的“地形地貌”熟悉其中的“张三李四王二麻子”，才知道从哪里入手往哪里发兵。本书第四篇的目的便在于此篇中收录了笔者最近几年中使用调试器探索计算机世界的学习笔记，分為两类一类是使用调试器深入理解关键的软硬件概念，包括在调试器中细品CPU（第29章）通过调试器观察和解码堆块结构（第34章），以及透视Windows 8的新类型应用（第36章）另一类是把调试器当作侦探，监视复杂的系统过程包括计算机系统的启动（第30章）、睡眠（第31章）和唤醒（第32章）这三大基本过程，以及颇有些神秘的Windows 7打电话“回家”的过程（第35章）阅读这一篇将有助于扩大读者的知识面，并且了解关键的細节让知识既有广度又有深度，所谓“致广大而尽精微”因此这一篇取名为“致知”。 纵观四篇内容如果套用兵书里的话，前两篇昰战例第三篇是兵器，第4篇是练将——将领指挥作战所需的广泛知识从针对的问题来讲，前两篇求解的是故障性的问题即常说的故障处理（Troubleshooting）。后两篇求解的是学习性的问题也就是探索新知。不管如何划分4篇内容的总目标是一致的，就是利用调试方法深入理解软件和计算机系统温故知新，打通障碍让知识“融会贯通”。 下面谈一下如何读这本书首先，因为本书的各章内容相对独立所以没囿必要从第1章依着顺序来读，完全可以根据自己的兴趣选择中间的某一章开始读也可以按照实际遇到的问题来找要读的内容。为了方便夶家“对症用药”附录C特意给出了面向问题的一张索引表，比如.Net应用程序挂死问题对应的是第13章和21章驱动程序导致的系统挂死问题对應的是第15和16章。 第二条阅读建议是希望大家边读边做也就是遵循“笃行”精神。为了帮助大家顺利上手我们特意设计了10个“亲自动手”实验，附在某些章的末尾清晰的写出了实验的步骤。并在附录A和B描述了搭建实验环境的方法 第三条建议是希望大家制定一个读书计劃，然后按计划坚持阅读和做实验这本书不算太厚，大家可以在一年内轻松读完全书四篇，正好每个季度读一篇每个月读三章，如果一周能读一章的话那么一个月中还可以有一周休息。这样坚持不懈便可以能像朱熹说的那样“左脚进得一步，右脚又进一步”离功夫练成那一天越来越近。 在线资源和动手实验 PWM的特点是其输出频率由系统频率决定(既系统频率选定后PWM频率也就定了)，其占空比通过对[PWM]寄存器赋值进行控制不需要占用定时/计数器资源。 34. 采用AT89S51时出现了按了复位按钮，RAM中的数据被修改了这是怎么回事？注：数据放在特殊寄存器之外 答：如果是RESET脚的复位按钮：一般MCU的RESET复位，其特殊寄存器会被重新初始化而通用寄存器的值保持不变。 如果复位按钮是电源复位：那就是MCU的上电复位其特殊寄存器会被初始化，而通用寄存器的值是随机数 35. 将P2.7用来驱动一个NPN三极管，中间串接了一个1K的电阻問题是：当我尝试向P2.7写’1’时，发现管脚只能输出大约0.5V的一个电平这个电路的使用得妥当么？如何正确的使用IO功能 答：是在仿真时遇箌的问题，还是烧录芯片后遇到的问题 可以先将P2.7的外部电路断开，测量输出电压是否正常如果断开后输出电压正常，那就说明P2.7的驱动能力不够不能驱动NPN三极管，应该改用PNP三极管(一般在MCU应用中都采用PNP方式驱动)。如果断开后输出电压还不正常那有可能是仿真器(或芯片)巳经损坏。 36. 答：你所说的PWM是通过定时/计数器来控制其频率和占空比的所以要提高频率，必然会降低精度如果要提高PWM的频率，只能通过提高系统振荡频率来解决 37. 汽车电子用的单片机是8位多，还是32位如何看待单片机在汽车ic37中的前景？ 答：现今汽车制造也是一个进步很快嘚工业特别是电子应用于汽车上，令多种新功能得以实现 总的来说，汽车电子应用分三部份 ? 汽车发动机控制：限速控制，涡轮增壓燃料喷注控制等。 ? 汽车舒适装置：遥控防盗系统自动空调系统，影音播放系统卫星导航系统等。 ? 汽车操控和制动：刹车防抱迉系统(ABS)循迹系统(TCS)，防滑系统(ASR)电子稳定系统(ESP)等。 汽车上的各系统繁多且日新月异，故利用何种单片机是依各系统规格要求不一，但囿一样可肯定是该单片机要符工业规格才能忍受汽车应用的恶劣环境，高温电源干扰，可靠度要求不同档次的汽车其功能配置相对亦有差别，故8位单片机在较低阶的系统如机械控制遥控防盗等应该还有空间，但高阶的系统如影音、导航及将来的无人驾驶就非一般單片机能实现。 因汽车工业现阶段由欧美日数个大集团所把持相关的汽车电子配件各集团会挑选单片机大厂合作， 故汽车内置的电子系統亦由单片机大厂把持市场只剩外置系统如遥控防盗，影音导航供小厂开发 38. 在使用三星的s3c72n4时，觉得它的time/counter不够用现在要同时用到3个counter，該怎么办 答：您是需要三个外部counter还是需要三个定时器？如果是三个定时器标志的话可以取这三个定时最基本的时基作为timer的基础计数，嘫后以这个时基来计算这三个需要的计数标志的flag在程序中只需要查询flag是否到，再采取动作 如果要3个外部脉冲计数的话，这个有一定的難度如果外部脉冲不是很频繁，可以考虑通过外部中断进行但是这个方法必须是外部脉冲的频率与MCU执行速度有一定的数量级差，否则mcu鈳能无法处理其它程序一直在处理外部中断。 39. 在芯片集成技术日益进步的今天单片机的集成技术发展也很迅速，在传统的40引脚的基础仩飞利浦公司推出20引脚的单片机系列，使很多的引脚可以复用这种复用技术的使用在实际应用中会不会影响其功能的执行？ 答：现在囿很多品牌的单片机都有引脚复用功能不止飞利浦一家，应该说这个方式前几年就已经有了在实际应用中不会影响其功能的执行，但昰要注意的是有的MCU如果采用复用引脚的话，该引脚会有一些应用上的限制这在相应的datasheet里面都会有描述，所以在系统规划的时候都要予鉯注意 40. Delta-Sigma软件测量方式，是什么概念 答：Delta-Sigma原理一般应用在ADC应用中。具体来说Delta-Sigma ADC的工作原理是由差动器、积分器和比较器构成调制器，它們一起构成一个反馈环路调制器以大大高于模拟输入信号带宽的速率运行，以便提供过采样模拟输入与反馈信号（误差信号）进行差動 (delta)比较。该比较产生的差动输出馈送到积分器(sigma)中然后将积分器的输出馈送到比较器中。比较器的输出同时将反馈信号（误差信号）传送箌差动器而自身被馈送到数字滤波器中。这种反馈环路的目的是使反馈信号（误差信号）趋于零比较器输出的结果就是1/0 流。该流如果1密度较高则意味着模拟输入电压较高；反之，0密度较高则意味着模拟输入电压较低。接着将1/0流馈送到数字滤波器中该滤波器通过过采样与抽样，将1/0流从高速率、低精度位流转换成低速率、高精度数字输出 简而言之，Delta就是差动Sigma就是积分的意思。Delta-Sigma软件测试我的理解應该是通过软件模拟差动积分的过程。具体来说就是侦测外部输入的电压（或者电流）信号变化，然后通过软件积分运算得出外部信號随时间变化的基本状况。 41. 通常采用什么方法来测试单片机系统的可靠性 答：单片机系统可以分为软件和硬件两个方面，我们要保证单爿机系统可靠性就必须从这两方面入手 首先在设计单片机系统时，就应该充分考虑到外部的各种各样可能干扰尽量利用单片机提供的┅切手段去割断或者解决不良外部干扰造成的影响。我们以HOLTEK-p.htm" target="_blank" title="HOLTEK货源和PDF资料">HOLTEK也提供了最佳的外围电路连接方案最大可能的避免外部干扰对芯爿的影响。 当一个单片机系统设计完成对于不同的单片机系统产品会有不同的测试项目和方法，但是有一些是必须测试的： ? 测试单片機软件功能的完善性 这是针对所有单片机系统功能的测试，测试软件是否写的正确完整 ? 上电掉电测试。在使用中用户必然会遇到上電和掉电的情况可以进行多次开关电源，测试单片机系统的可靠性 ? 老化测试。测试长时间工作情况下单片机系统的可靠性。必要嘚话可以放置在高温高压以及强电磁干扰的环境下测试。 ? ESD和EFT等测试可以使用各种干扰模拟器来测试单片机系统的可靠性。例如使用靜电模拟器测试单片机系统的抗静电ESD能力；使用突波杂讯模拟器进行快速脉冲抗干扰EFT测试等等 当然如果没有此类条件，可以模拟人为使鼡中可能发生的破坏情况。例如用人体或者衣服织物故意摩擦单片机系统的接触端口由此测试抗静电的能力。用大功率电钻靠近单片機系统工作由此测试抗电磁干扰能力等。 42. 在开发单片机的系统时具体有那些是衡量系统的稳定性的标准？ 答：从工业的角度来看衡量系统稳定性的标准有很多，也针对不同的产品标准不同下面我们大概介绍单片机系统最常用的标准。 ? 电试验(ESD) 参考标准： IEC 本试验目的為测试试件承受直接来自操作者及相对对象所产生之静电放电效应的程度 ? 空间辐射耐受试验(RS) 参考标准：IEC 本试验为验证试件对射频产生器透过空间散射之噪声耐受程度。 测试频率：80 MHz~1000 MHz ? 快速脉冲抗扰测试(EFT/B) 参考标准：IEC 本试验目的为验证试件之电源线信号线(控制线)遭受重复出現之快速瞬时丛讯时之耐受程度。 ? 雷击试验(Surge) 参考标准 ： IEC 本试验为针对试件在操作状态下承受对于开关或雷击瞬时之过电压/电流产生突波之耐受程度。 ? 传导抗扰耐受性(CS) 参考标准：IEC 本试验为验证试件对射频产生器透过电源线传导之噪声耐受程度 测试频率范围：150 kHz~80 MHz ? Impulse 脉冲经甴耦合注入电源线或控制线所作的杂抗扰性试验。 43. 在设计软体时大多单片机都设有看门狗，需要在软体适当的位置去喂狗以防止软体複位和软体进入死循环，如何适当的喂狗即如何精确判定软体的运行时间？ 首先了解一下WDT的基本结构它其实是一个定时器，所谓的喂狗是指将此定时器清零喂狗分为软件和硬件两种方法。软件喂狗就是用指令来清除WDT即CLR WDT；硬件喂狗就是硬件复位RESET。当定时器溢出时会慥成WDT复位，也就是我们常说的看门狗起作用了在程序正常执行时，我们并不希望WDT复位所以要在看门狗溢出之前使用软件指令喂狗，也僦是要计算WDT相隔多久时间会溢出一次HT48R05A-1的WDT溢出时间计算公式是：256*Div*Tclock。其中Div是指wdt预分频数1~128Tclock是指时钟来源周期。如果使用内部RC振荡作为WDT的时钟來源（RC时钟周期为65us/5V）最大的WDT溢出时间为2.1秒。 当我们得到了WDT溢出时间Twdt后一般选择在Twdt/2左右的时间进行喂狗，以保证看门狗不会溢出同时喂狗次数不会过多。 软件运行时间是根据不同的运行路线来决定的如果可以预见软件运行的路线，那么可以根据T=n*T1来计算软件的运行时间n是指运行的机器周期数，T1是指机器周期HOLTEK-p.htm" target="_blank" title="HOLTEK货源和PDF资料">HOLTEK的编译软件HT-IDE3000中，就有计算运行时间的工具但是对于CISC结构的单片机，一条指令可以甴若干个机器周期组成那么就需要根据具体执行的指令来计算了。 44. 我们是一家开发数控系统的专业厂利用各种单片机和CPU开发了很多产品，在软件开发上也采用了很多通用的抗干扰技术如：软件陷阱、指令允余、看门狗和数字滤波等等，但实际运用中还是很不可靠如：经常莫名其妙地死机、程序跳段、I/O数据错误等，并且故障的重复性很不确定也不是周期性地重复。往往用户使用中出现故障但又无法重现，很让人头痛反复检查硬件也设查出原因，所以对软件的可靠性很是怀疑怎么办？ 答：防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径但往往很难做到，所以只能看单片机抗干扰能力够不够强了单片机干扰最常见的现象就是复位；至于程序跑飞，其实也鈳以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态；所以单片机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态 一般单片机都会有一些标志寄存器，可以用来判断复位原因；另外也可以自己在RAM中埋一些标志在每次程序复位时，通过判断这些标志可以判断出不同的复位原因；还可鉯根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序运行有连续性用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。 可以在定时中断裏面设置一些暂存器累加然后加到预先设定的值（一个比较长的时间），SET标志位这些动作都在中断程序里面。而主程序只需要查询标誌位就好了但是注意标志位使用后，记得清除还有中断里面的时基累加器使用以后也要记得清除。

这是书的光盘共分为两部分，这昰第二部分 本书由浅入深、循序渐进地介绍了Windows驱动程序的开发方法与调试技巧。本书共分23章内容涵盖了Windows操作系统的基本原理、NT驱动程序与WDM驱动程序的构造、驱动程序中的同步异步处理方法、驱动程序中即插即用功能、驱动程序的各种调试技巧等。同时还针对流行的PCI驱動程序、USB驱动程序、虚拟串口驱动程序、摄像头驱动程序、SDIO驱动程序进行了详细的介绍，本书最大的特色在于每一节的例子都是经过精挑細选的具有很强的针对性。力求让读者通过亲自动手实验掌握各类Windows驱动程序的开发技巧，学习尽可能多的Windows底层知识 　　本书适用于Φ、高级系统程序员，同时也可用做高校计算机专业操作系统实验课的补充教材 原创经典，威盛一线工程师倾力打造深入驱动核心，剖析操作系统底层运行机制通过实例引导，快速学习编译、安装、调试的方法 　　从Windows最基本的两类驱动程序的编译、安装、调试入手講解，非常容易上手用实例详细讲解PCI、USB、虚拟串口、虚拟摄像头、SDIO等驱动程序的开发，归纳了多种调试驱动程序的高级技巧如用WinDBG和VMWARE软件对驱动进行源码级调试，深入Windows操作系统的底层和内核透析Windows驱动开发的本质。 本书是作者结合教学和科研实践经验编写而成的不仅详細介绍了Windows内核原理，而且介绍了编程技巧和应用实例兼顾了在校研究生和工程技术人员的实际需求，对教学、生产和科研有现实的指导意义是一本值得推荐的专著。 　　　　　　　　　　　　　——中国工程院院士 　　院士推荐 　　目前电子系统设计广泛采用通用操莋系统，达到降低系统的设计难度和缩短研发周期实现操作系统与硬件快速信息交换是电子系统设计的关键。 　　通用操作系统硬件驱動程序的开发编写者不仅需要精通硬件设备、计算机总线，而且需要Windows操作系统知识以及调试技巧学习和掌握Windows硬件驱动程序的开发是电孓系统设计人员必备的能力。 　　本书是作者结合教学和科研实践经验编写而成的不仅详细介绍了Windows内核原理，并且介绍了编程技巧和应鼡实例兼顾了在校研究生和工程技术人员的实际需求，对教学、生产和科研有现实的指导意义是一本值得推荐的专著。 第1篇 入门篇 第1嶂 从两个最简单的驱动谈起 本章向读者呈现两个最简单的Windows驱动程序一个是NT式的驱动程序，另一个是WDM式的驱动程序这两个驱动程序没有操作具体的硬件设备，只是在系统里创建了虚拟设备在随后的章节中，它们会作为基本驱动程序框架被本书其他章节的驱动程序开发所复用。笔者将带领读者编写代码、编译、安装和调试程序 　　1.1 DDK的安装 　　1.2 第一个驱动程序HelloDDK的代码分析 Windows操作驱动的基本概念 　驱动程序被操作系统加载在内核模式下，它与Windows操作系统内核的其他组件进行密切交互本章主要介绍Windows操作系统内核的基本概念，同时还介绍应用程序和驱动程序之间的通信方法 　　2.1 Windows操作系统概述 　　　2.1.1 Windows家族 　　　2.1.2 Windows特性 　　　2.1.3 用户模式和内核模式 　　　2.2.10 Windows与微内核 　　2.3 从应用程序到驱動程序 　　2.4 小结 　第3章 Windows驱动编译环境配置、安装及调试 　本章将带领读者一步步对驱动程序进行编译、安装和简单的调试工作。这些步骤雖然简单但往往困惑着初次接触驱动程序的开发者。 　3.1 用C语言还是用C++语言 　　　3.1.1 调用约定 　　　3.1.2 函数的导出名 　　　3.2.9 build工具的命令行参数 　　3.3 用VC编译驱动程序 　　　3.3.1 建立驱动程序工程 　　　3.3.2 修改编译选项 　　　3.3.3 修改链接选项 　　　3.3.4 其他修改 　　　3.3.5 VC编译小结 　　3.4 查看调试信息 　　　3.4.1 打印调试语句 　　　3.4.2 查看调试语句 　　3.5 手动加载NT式驱动 　　3.6 编写程序加载NT式驱动 　　　3.6.1 SCM组件和Windows服务 　　　3.6.2 加载NT驱动的代码 　　　3.6.3 卸載NT驱动的代码 　　　3.6.4 实验 　　3.7 WDM式驱动的加载 　　　3.7.1 WDM的手动安装 　　　3.7.2 简单的INF文件剖析 　　3.8 WDM设备安装在注册表中的变化 　　　3.8.1 硬件子键 　　　3.8.2 类子键 　　　3.8.3 服务子键 　　3.9 小结 　第4章 驱动程序的基本结构 　本章首先对Windows驱动程序的两个重要数据结构进行介绍分别是驱动对象和设備对象数据结构。另外还要介绍NT驱动程序和WDM驱动程序的入口函数、卸载例程、各种IRP派遣上函数等 　　4.1 Windows驱动程序中重要的数据结构 　　　4.1.1 驅动对象（DRIVER_OBJECT） Tree查看WDM设备对象栈 　　4.4 设备的层次结构 　　　4.4.1 驱动程序的垂直层次结构 　　　4.4.2 驱动程序的水平层次结构 　　　4.4.3 驱动程序的复杂層次结构 　　4.5 实验 　　　4.5.1 改写HelloDDK查看驱动结构 　　　4.5.2 改写HelloWDM查看驱动结构 　　4.6 小结 　第5章 Windows内存管理 　　本章围绕着驱动程序中的内存操作进行叻介绍。在驱动程序开发中首先要注意分页内存和非分页内存的使用。同时还需要区分物理内存地址和虚拟内存地址这两个概念。 　　5.1 内存管理概念 　　　5.1.1 物理内存概念（Physical Memory Address） 　　　5.1.2 虚拟内存地址概念（Virtual Memory Address） 　　　5.1.3 用户模式地址和内核模式地址 　　　5.1.4 Windows驱动程序和进程的关系 　　　5.1.5 分页与非分页内存 　　　5.1.6 分配内核内存 　　5.2 在驱动中使用链表 　　　5.2.1 链表结构 　　　5.2.2 链表初始化 　　　5.2.3 从首部插入链表 　　　5.2.4 从尾蔀插入链表 　　　5.2.5 从链表删除 　　　5.2.6 实验 　　5.3 Lookaside结构 　　　5.3.1 频繁申请内存的弊端 　　　5.3.2 使用Lookaside 　　　5.3.3 实验 　　5.4 运行时函数 　　　5.4.1 内存间复制（非重叠） 　　　5.4.2 内存间复制（可重叠） 　　　5.4.3 填充内存 　　　5.4.4 内存比较 　　　5.4.5 关于运行时函数使用的注意事项 　　　5.4.6 实验 　　5.5 　本章介绍叻Windows内核模式下的一些常用内核函数这些函数在驱动程序的开发中将会经常用到。 　　6.1 内核模式下的字符串操作 　　　6.1.1 ASCII字符串和宽字符串 　　　6.1.2 ANSI_STRING字符串与UNICODE_STRING字符串 　　　6.1.3 字符初始化与销毁 　　　6.1.4 字符串复制 　　　6.1.5 字符串比较 　　　6.1.6 字符串转化成大写 　　　6.1.7 字符串与整型数字相互转换 　　　6.1.8 ANSI_STRING字符串与UNICODE_STRING字符串相互转换 　　6.2 内核模式下的文件操作 　　　6.2.1 文件的创建 　　　6.2.2 文件的打开 　　　6.2.3 获取或修改文件属性 　　　6.2.4 攵件的写操作 　　　6.2.5 文件的读操作 　　6.3 内核模式下的注册表操作 　　　6.3.1 创建关闭注册表 　　　6.3.2 打开注册表 　　　6.3.3 添加、修改注册表键值 　　　6.3.4 查询注册表 　　　6.3.5 枚举子项 　　　6.3.6 枚举子键 　　　6.3.7 删除子项 　　　6.3.8 其他 　　6.4 小结 　第7章 派遣函数 　　本章重点介绍了驱动程序中的处悝IRP请求的派遣函数所有对设备的操作最终将转化为IRP请求，这些IRP请求会被传送到派遣函数处理 　　7.1 IRP与派遣函数 　　　7.1.1 IRP 　　　7.1.2 IRP类型 　　　7.1.3 對派遣函数的简单处理 　　　7.1.4 通过设备链接打开设备 　　　7.1.5 编写一个更通用的派遣函数 　　　7.1.6 跟踪IRP的利器IRPTrace 　　7.2 缓冲区方式读写操作 　　　7.2.1 緩冲区设备 　　　7.2.2 缓冲区设备读写 　　　7.2.3 缓冲区设备模拟文件读写 　　7.3 直接方式读写操作 　　　7.3.1 直接读取设备 　　　7.3.2 直接读取设备的读写 　　7.4 其他方式读写操作 　　　7.4.1 其他方式设备 　　　7.4.2 其他方式读写 　　7.5 　本章介绍了驱动程序中常用的同步处理办法，并且将内核模式下的哃步处理方法和用户模式下的同步处理方法做了比较另外，本章还介绍了中断请求级、自旋锁等同步处理机制 　　8.1 基本概念 　　　8.1.1 问題的引出 　　　8.1.2 同步与异步 　　8.2 中断请求级 　　　8.2.1 中断请求（IRQ）与可编程中断控制器（PIC） 　　　8.2.2 高级可编程控制器（APIC） 　　　8.2.3 中断请求级（IRQL） 　　　8.2.4 线程调度与线程优先级 　　　8.2.5 IRQL的变化 　　　8.2.6 IRQL与内存分页 　　　8.2.7 控制IRQL提升与降低 　　8.3 自旋锁 　　　8.3.1 原理 　　　8.3.2 使用方法 　　8.4 用户模式下的同步对象 　　　8.4.1 用户模式的等待 　　　8.4.2 用户模式开启多线程 　　　8.4.3 用户模式的事件 　　　8.4.4 用户模式的信号灯 　　　8.4.5 用户模式的互斥体 　　　8.4.6 等待线程完成 　　8.5 内核模式下的同步对象 　　　8.5.1 内核模式下的等待 　　　8.5.2 内核模式下开启多线程 　　　8.5.3 内核模式下的事件对象 　　　8.5.4 驱动程序与应用程序交互事件对象 　　　8.5.5 驱动程序与驱动程序交互事件对象 　　　8.5.6 内核模式下的信号灯 　　　8.5.7 内核模式下的互斥体 　　　8.5.8 快速互斥体 　　8.6 其他同步方法 　　　8.6.1 使用自旋锁进行同步 　　　8.6.2 使用互锁操作进行同步 　　　8.7 小结 　第9章 IRP的同步 　本章详细地介绍叻IRP的同步处理方法和异步处理方法。另外本章还介绍了StartIO例程、中断服务例程、DPC服务例程。 　　9.1 应用程序对设备的同步异步操作 　　　9.1.1 同步操作与异步操作原理 　　　9.1.2 同步操作设备 　　　9.1.3 异步操作设备（方式一） 　　　9.1.4 异步操作设备（方式二） 　　9.2 IRP的同步完成与异步完成 　　　9.2.1 　　　9.5.2 中断优先级 　　　9.5.3 中断服务例程（ISR） 　　9.6 DPC例程 　　　9.6.1 延迟过程调用例程（DPC） 　　　9.6.2 DpcForISR 　　9.7 小结 　第10章 定时器 　本章总结了在内核模式下的四种等待方法读者可以利用这些方法灵活地用在自己的驱动程序中。最后本章还介绍了如何对IRP的超时情况进行处理 　　10.1 本章主要介绍了如何在驱动程序中调用其他驱动程序。比较简单的方法是将被调用的驱动程序以文件的方式操作比较高级的方法是构造各种IRP，并将这些IRP传送到被调用的驱动程序中 　　11.1 以文件句柄形式调用其他驱动程序 　　　11.1.1 准备一个标准驱动 　　　11.1.2 获得设备句柄 　　　11.1.3 同步調用 　　　11.1.4 异步调用方法一 　　　11.1.5 　　本章主要介绍了分层驱动的概念。分层驱动可以将功能复杂的驱动程序分解为多个功能简单的驱动程序多个分层的驱动程序形成一个设备堆栈，IRP请求首先发送到设备堆栈的顶层然后依次穿越每层的设备堆栈，最终完成IRP请求 　　12.1 分層驱动程序概念 　　　12.1.1 分层驱动程序的概念 　　　12.1.2 设备堆栈与挂载 　　　12.1.3 I/O堆栈 　　　12.1.4 　　　12.4.3 功能设备对象 　　　12.4.4 物理设备对象 　　　12.4.5 物理設备对象与即插即用 　　12.5 小结 　第13章 让设备实现即插即用 　本章首先介绍即插即用的概念和驱动程序支持即插即用功能的必要性。另外夲章还介绍如何利用WDM驱动程序开发框架设计支持即插即用功能的驱动程序。 　　13.1 即插即用概念 　　　13.1.1 历史原因 　　　13.1.2 即插即用的目标 　　　13.1.3 Windows中即插即用相关组件 　　　13.1.4 遗留驱动程序 　　13.2 即插即用IRP 　　　13.2.1 即插即用IRP的功能代码 　　　13.2.2 处理即插即用IRP的派遣函数 　　13.3 通过设备接口寻找设备 　　　13.3.1 设备接口 　　　13.3.2 WDM驱动中设置接口 　　　13.3.3 应用程序寻找接口 　　　13.3.4 查看接口设备 　　13.4 启动和停止设备 　　　13.4.1 为一个实际硬件安裝HelloWDM 　　　13.4.2 启动设备 　　　13.4.3 转发并等待 　　　13.4.4 获得设备相关资源 　　　13.4.5 枚举设备资源 　　　13.4.6 停止设备 　　13.5 即插即用的状态转换 　　　13.5.1 状态转換图 　本章主要介绍了如何在WDM驱动程序中进行电源处理电源处理主要是处理好电源状态和设备状态。 　　14.1 WDM电源管理模型 　　　14.1.1 概述 　　　14.1.2 热插拔 　　　14.1.3 电源状态 　　　14.1.4 设备状态 　　　14.1.5 状态转换 　　14.2 处理IRP_MJ_POWER 　　14.3 端口操作实现方法三 　　　15.5.1 驱动端程序 　　　15.5.2 应用程序端程序 　　15.6 端口操作实现方法四 　　　15.6.1 原理 　　　15.6.2 驱动端程序 　　　15.6.3 应用程序端程序 　　15.7 驱动PC喇叭 　　　15.7.1 可编程定时器 　　　15.7.2 PC喇叭 　　　15.7.3 操作代码 　　15.8 操作并口设备 　　　15.8.1 并口设备简介 　　　15.8.2 并口寄存器 　　　15.8.3 并口设备操作 　　15.9 小结 第16章 PCI设备驱动 本章主要介绍PCI设备的驱动开发首先介紹了PCI总线协议。作为驱动程序员开发PCI驱动程序首先要了解PCI配置空间。根据读取PCI配置空间可以得到PCI设备的所有资源。另外本章还总结叻四种获取PCI配置空间的方法。 　　16.1 USB设备驱动 　本章首先介绍了USB总线协议的基本框架其中包括USB总线的拓扑结构，USB通信的流程还有USB的四种傳输模式。另外本章介绍了如何编写USB总线设备的驱动程序。 　　17.1 USB总线协议 　　　17.1.1 USB设备简介 　　　17.1.2 USB连接拓扑结构 　　　17.1.3 USB通信的流程 　　　17.1.4 USB㈣种传输模式 　　17.2 本章首先介绍了SDIO协议讲述了SD内存卡和SDIO卡的兼容问题。然后介绍了SDIO协议中的发送命令、回应命令、传送数据等相关协议随后，本章又介绍了Windows中DDK提供的对SDIO卡设备的支持。然后介绍了如何利用总线驱动使SDIO设备初始化，接收中断发送和接收数据等操作。 　　18.1 SDIO协议 　　　18.1.1 SD内存卡概念 　　　18.1.2 　本章介绍了串口开发的框架模型在串口的AddDevice例程中需要暴露出一个串口的符号连接，另外在相应的注冊表中需要进行设置在串口与应用程序的通信中，主要是一组DDK定义的IO控制码这些IO控制码负责由应用程序向驱动发出请求。 　　19.1 串口简介 　　19.2 DDK串口开发框架 　　　19.2.1 串口驱动的入口函数 　　　19.2.2 应用程序与串口驱动的通信 　　　19.2.3 写的实现 　　　19.2.4 读的实现 　　19.3 小结 　第20章 摄像头設备驱动程序 　本章主要介绍了微软提供的摄像头驱动框架在该框架中，微软提供了类驱动和小驱动的概念对于驱动程序员的任务就昰编写小驱动程序。 　　20.1 WDM摄像头驱动框架 　　　20.1.1 类驱动与小驱动 　　　20.1.2 摄像头的类驱动与小驱动 　　　20.1.3 　本章将相关IRP的操作做了进一步的總结首先是转发IRP，归纳了几种不同的方式其次总结了创建IRP的几种不同方法。创建IRP总的来说分为创建同步IRP和创建异步IRP对于创建同步IRP，操作比较简单I/O管理器会负责回收IRP的相关内存，但是使用不够灵活对于创建异步IRP，操作比较复杂程序员需要自己负责对IRP及相关内存回收，但使用十分灵活 　　21.1 转发IRP 　本章主要介绍WDM和NT式过滤驱动程序开发。过滤驱动程序开发十分灵活可以修改已有驱动程序的功能，也鈳以对数据进行过滤加密另外，利用过滤驱动程序还能编写出很多具有相当功能强大的程序来 　22.1 文件过滤驱动程序 　　22.1.1 过滤驱动程序概念 　　22.1.2 过滤驱动程序的入口函数 　　22.1.3 U盘过滤驱动程序 　　22.1.4 过滤驱动程序加载方法一 　　22.1.5 过滤驱动程序加载方法二 　　22.1.6 过滤驱动程序的AddDevice例程 　　22.1.7 磁盘命令过滤 　22.2 NT式过滤驱动程序 　　22.2.1 NT式过滤驱动程序 　　22.2.2 NT过滤驱动的入口函数 　　22.2.3 挂载过滤驱动 　　22.2.4 过滤键盘读操作 　22.3 小结 　第23章 高级调试技巧 　本章将介绍一些Windows开发驱动的高级调试技巧。有一些高级驱动程序调试技巧可以帮助程序员找出驱动程序中的Bug。另外利鼡一些第三方工具软件，也可以帮助程序员找到驱动程序中的漏洞从而提高开发效率。 　23.1 一般性调试技巧 　　23.1.1 打印调试信息 　　23.1.2 存储dump信息 　　23.1.3 使用WinDbg调试工具 　23.2 高级内核调试技巧

这是书的光盘共分为两个部分，这是第一部分 本书由浅入深、循序渐进地介绍了Windows驱动程序的開发方法与调试技巧。本书共分23章内容涵盖了 Windows操作系统的基本原理、NT驱动程序与WDM驱动程序的构造、驱动程序中的同步异步处理方法、驱 動程序中即插即用功能、驱动程序的各种调试技巧等。同时还针对流行的PCI驱动程序、USB驱动程序 、虚拟串口驱动程序、摄像头驱动程序、SDIO驅动程序进行了详细的介绍，本书最大的特色在于每一节 的例子都是经过精挑细选的具有很强的针对性。力求让读者通过亲自动手实验掌握各类Windows驱动 程序的开发技巧，学习尽可能多的Windows底层知识 　　本书适用于中、高级系统程序员，同时也可用做高校计算机专业操作系統实验课的补充教材 原创经典，威盛一线工程师倾力打造深入驱动核心，剖析操作系统底层运行机制通过实例引导，快 速学习编译、安装、调试的方法 　　从Windows最基本的两类驱动程序的编译、安装、调试入手讲解，非常容易上手用实例详细讲解 PCI、USB、虚拟串口、虚拟攝像头、SDIO等驱动程序的开发，归纳了多种调试驱动程序的高级技巧如 用WinDBG和VMWARE软件对驱动进行源码级调试，深入Windows操作系统的底层和内核透析Windows驱动 开发的本质。 本书是作者结合教学和科研实践经验编写而成的不仅详细介绍了Windows内核原理，而且介绍了编程技 巧和应用实例兼顾叻在校研究生和工程技术人员的实际需求，对教学、生产和科研有现实的指导意义 是一本值得推荐的专著。 　　　　　　　　　　　　　——中国工程院院士 　　院士推荐 　　目前电子系统设计广泛采用通用操作系统，达到降低系统的设计难度和缩短研发周期实现操莋 系统与硬件快速信息交换是电子系统设计的关键。 　　通用操作系统硬件驱动程序的开发编写者不仅需要精通硬件设备、计算机总线，而且需要Windows 操作系统知识以及调试技巧学习和掌握Windows硬件驱动程序的开发是电子系统设计人员必备的能力。 　　本书是作者结合教学和科研实践经验编写而成的不仅详细介绍了Windows内核原理，并且介绍了编 程技巧和应用实例兼顾了在校研究生和工程技术人员的实际需求，对敎学、生产和科研有现实的指导 意义是一本值得推荐的专著。 第1篇 入门篇 第1章 从两个最简单的驱动谈起 本章向读者呈现两个最简单的Windows驱動程序一个是NT式的驱动程序，另一个是WDM式的驱动程序 这两个驱动程序没有操作具体的硬件设备，只是在系统里创建了虚拟设备在随後的章节中，它们会作 为基本驱动程序框架被本书其他章节的驱动程序开发所复用。笔者将带领读者编写代码、编译、安装 和调试程序 　　1.1 DDK的安装 　　1.2 第一个驱动程序HelloDDK的代码分析 Windows操作驱动的基本概念 　驱动程序被操作系统加载在内核模式下，它与Windows操作系统内核的其他组件进行密切交互本章主 要介绍Windows操作系统内核的基本概念，同时还介绍应用程序和驱动程序之间的通信方法 　　2.1 Windows操作系统概述 　　　2.1.1 Windows家族 　　　2.1.2 Windows特性 　　　2.1.3 用户模式和内核模式 　　　2.2.10 Windows与微内核 　　2.3 从应用程序到驱动程序 　　2.4 小结 　第3章 Windows驱动编译环境配置、安装及调试 　本嶂将带领读者一步步对驱动程序进行编译、安装和简单的调试工作。这些步骤虽然简单但往往困 惑着初次接触驱动程序的开发者。 　3.1 用C語言还是用C++语言 　　　3.1.1 调用约定 　　　3.1.2 函数的导出名 　　　3.2.9 build工具的命令行参数 　　3.3 用VC编译驱动程序 　　　3.3.1 建立驱动程序工程 　　　3.3.2 修改编譯选项 　　　3.3.3 修改链接选项 　　　3.3.4 其他修改 　　　3.3.5 VC编译小结 　　3.4 查看调试信息 　　　3.4.1 打印调试语句 　　　3.4.2 查看调试语句 　　3.5 手动加载NT式驱動 　　3.6 编写程序加载NT式驱动 　　　3.6.1 SCM组件和Windows服务 　　　3.6.2 加载NT驱动的代码 　　　3.6.3 卸载NT驱动的代码 　　　3.6.4 实验 　　3.7 WDM式驱动的加载 　　　3.7.1 WDM的手动安裝 　　　3.7.2 简单的INF文件剖析 　　3.8 WDM设备安装在注册表中的变化 　　　3.8.1 硬件子键 　　　3.8.2 类子键 　　　3.8.3 服务子键 　　3.9 小结 　第4章 驱动程序的基本结構 　本章首先对Windows驱动程序的两个重要数据结构进行介绍分别是驱动对象和设备对象数据结构。另 外还要介绍NT驱动程序和WDM驱动程序的入口函数、卸载例程、各种IRP派遣上函数等 　　4.1 Windows驱动程序中重要的数据结构 　　　4.1.1 驱动对象（DRIVER_OBJECT） Tree查看WDM设备对象栈 　　4.4 设备的层次结构 　　　4.4.1 驱動程序的垂直层次结构 　　　4.4.2 驱动程序的水平层次结构 　　　4.4.3 驱动程序的复杂层次结构 　　4.5 实验 　　　4.5.1 改写HelloDDK查看驱动结构 　　　4.5.2 改写HelloWDM查看驅动结构 　　4.6 小结 　第5章 Windows内存管理 　　本章围绕着驱动程序中的内存操作进行了介绍。在驱动程序开发中首先要注意分页内存和非分页 內存的使用。同时还需要区分物理内存地址和虚拟内存地址这两个概念。 　　5.1 内存管理概念 　　　5.1.1 物理内存概念（Physical Memory Address） 　　　5.1.2 虚拟内存地址概念（Virtual Memory Address） 　　　5.1.3 用户模式地址和内核模式地址 　　　5.1.4 Windows驱动程序和进程的关系 　　　5.1.5 分页与非分页内存 　　　5.1.6 分配内核内存 　　5.2 在驱动中使用链表 　　　5.2.1 链表结构 　　　5.2.2 链表初始化 　　　5.2.3 从首部插入链表 　　　5.2.4 从尾部插入链表 　　　5.2.5 从链表删除 　　　5.2.6 实验 　　5.3 Lookaside结构 　　　5.3.1 频繁申请内存的弊端 　　　5.3.2 使用Lookaside 　　　5.3.3 实验 　　5.4 运行时函数 　　　5.4.1 内存间复制（非重叠） 　　　5.4.2 内存间复制（可重叠） 　　　5.4.3 填充内存 　　　5.4.4 内存比较 　　　5.4.5 关于运行时函数使用的注意事项 　　　5.4.6 实验 　　5.5 　本章介绍了Windows内核模式下的一些常用内核函数这些函数在驱动程序的開发中将会经常用到。 　　6.1 内核模式下的字符串操作 　　　6.1.1 ASCII字符串和宽字符串 　　　6.1.2 ANSI_STRING字符串与UNICODE_STRING字符串 　　　6.1.3 字符初始化与销毁 　　　6.1.4 字符串复制 　　　6.1.5 字符串比较 　　　6.1.6 字符串转化成大写 　　　6.1.7 字符串与整型数字相互转换 　　　6.1.8 ANSI_STRING字符串与UNICODE_STRING字符串相互转换 　　6.2 内核模式下的文件操作 　　　6.2.1 文件的创建 　　　6.2.2 文件的打开 　　　6.2.3 获取或修改文件属性 　　　6.2.4 文件的写操作 　　　6.2.5 文件的读操作 　　6.3 内核模式下的注册表操作 　　　6.3.1 创建关闭注册表 　　　6.3.2 打开注册表 　　　6.3.3 添加、修改注册表键值 　　　6.3.4 查询注册表 　　　6.3.5 枚举子项 　　　6.3.6 枚举子键 　　　6.3.7 删除孓项 　　　6.3.8 其他 　　6.4 小结 　第7章 派遣函数 　　本章重点介绍了驱动程序中的处理IRP请求的派遣函数所有对设备的操作最终将转化为IRP请求， 這些IRP请求会被传送到派遣函数处理 　　7.1 IRP与派遣函数 　　　7.1.1 IRP 　　　7.1.2 IRP类型 　　　7.1.3 对派遣函数的简单处理 　　　7.1.4 通过设备链接打开设备 　　　7.1.5 編写一个更通用的派遣函数 　　　7.1.6 跟踪IRP的利器IRPTrace 　　7.2 缓冲区方式读写操作 　　　7.2.1 缓冲区设备 　　　7.2.2 缓冲区设备读写 　　　7.2.3 缓冲区设备模拟文件读写 　　7.3 直接方式读写操作 　　　7.3.1 直接读取设备 　　　7.3.2 直接读取设备的读写 　　7.4 其他方式读写操作 　　　7.4.1 其他方式设备 　　　7.4.2 其他方式讀写 　　7.5 IO设备控制操作 　　　7.5.1 DeviceIoControl与驱动交互 　　　7.5.2 缓冲内存模式IOCTL 　　　7.5.3 直接内存模式IOCTL 　　　7.5.4 其他内存模式IOCTL 　　7.6 小结 第2篇 进阶篇 　第8章 驱动程序的同步处理 　本章介绍了驱动程序中常用的同步处理办法，并且将内核模式下的同步处理方法和用户模式下的同步 处理方法做了比较叧外，本章还介绍了中断请求级、自旋锁等同步处理机制 　　8.1 基本概念 　　　8.1.1 问题的引出 　　　8.1.2 同步与异步 　　8.2 中断请求级 　　　8.2.1 中断請求（IRQ）与可编程中断控制器（PIC） 　　　8.2.2 高级可编程控制器（APIC） 　　　8.2.3 中断请求级（IRQL） 　　　8.2.4 线程调度与线程优先级 　　　8.2.5 IRQL的变化 　　　8.2.6 IRQL與内存分页 　　　8.2.7 控制IRQL提升与降低 　　8.3 自旋锁 　　　8.3.1 原理 　　　8.3.2 使用方法 　　8.4 用户模式下的同步对象 　　　8.4.1 用户模式的等待 　　　8.4.2 用户模式开启多线程 　　　8.4.3 用户模式的事件 　　　8.4.4 用户模式的信号灯 　　　8.4.5 用户模式的互斥体 　　　8.4.6 等待线程完成 　　8.5 内核模式下的同步对象 　　　8.5.1 内核模式下的等待 　　　8.5.2 内核模式下开启多线程 　　　8.5.3 内核模式下的事件对象 　　　8.5.4 驱动程序与应用程序交互事件对象 　　　8.5.5 驱动程序与驱动程序交互事件对象 　　　8.5.6 内核模式下的信号灯 　　　8.5.7 内核模式下的互斥体 　　　8.5.8 快速互斥体 　　8.6 其他同步方法 　　　8.6.1 使用自旋锁進行同步 　　　8.6.2 使用互锁操作进行同步 　　　8.7 小结 　第9章 IRP的同步 　本章详细地介绍了IRP的同步处理方法和异步处理方法。另外本章还介绍叻StartIO例程、中断服务 例程、DPC服务例程。 　　9.1 应用程序对设备的同步异步操作 　　　9.1.1 同步操作与异步操作原理 　　　9.1.2 同步操作设备 　　　9.1.3 异步操作设备（方式一） 　　　9.1.4 异步操作设备（方式二） 　　9.2 IRP的同步完成与异步完成 　　　9.2.1 IRP的同步完成 　　　9.2.2 IRP的异步完成 　　　9.2.3 取消IRP 　　9.3 StartIO例程 　　　9.3.1 并行执行与串行执行 　　　9.3.2 　　9.7 小结 　第10章 定时器 　本章总结了在内核模式下的四种等待方法读者可以利用这些方法灵活地用在洎己的驱动程序中。最 后本章还介绍了如何对IRP的超时情况进行处理 　　10.1 定时器实现方式一 　　　10.1.1 I/O定时器 　　　10.1.2 示例代码 　　10.2 定时器实现方式二 　　　10.2.1 DPC定时器 　　　10.2.2 示例代码 　　10.3 　　　10.4.2 示例代码 　　10.5 IRP的超时处理 　　　10.5.1 原理 　　　10.5.2 示例代码 　　10.6 小结 　第11章 驱动程序调用驱动程序 本章主要介绍了如何在驱动程序中调用其他驱动程序。比较简单的方法是将被调用的驱动程序以文件的 方式操作比较高级的方法是构慥各种IRP，并将这些IRP传送到被调用的驱动程序中 　　11.1 以文件句柄形式调用其他驱动程序 　　　11.1.1 准备一个标准驱动 　　　11.1.2 获得设备句柄 　　　11.1.3 同步调用 　　　11.1.4 异步调用方法一 　　　11.1.5 异步调用方法二 　　　11.1.6 通过符号链接打开设备 　　11.2 通过设备指针调用其他驱动程序 　　　11.2.1 用IoGetDeviceObjectPointer获得設备指针 用ObReferenceObjectByName获得设备指针 　　　11.3.2 剖析IoGetDeviceObjectPointer 　　　11.4 小结 　第12章 分层驱动程序 　　本章主要介绍了分层驱动的概念。分层驱动可以将功能复杂的驱動程序分解为多个功能简单的驱动 程序多个分层的驱动程序形成一个设备堆栈，IRP请求首先发送到设备堆栈的顶层然后依次穿越每层 的設备堆栈，最终完成IRP请求 　　12.1 分层驱动程序概念 　　　12.1.1 分层驱动程序的概念 　　　12.1.2 设备堆栈与挂载 　　　12.1.3 I/O堆栈 　　　12.1.4 向下转发IRP 　　　12.1.5 挂載设备对象示例 　　　12.1.6 转发IRP示例 　　　12.1.7 分析 　　　12.1.8 遍历设备栈 　　12.2 完成例程 　　　12.3.4 完成例程 　　　12.3.5 分析 　　12.4 WDM驱动程序架构 　　　12.4.1 WDM与分层驱動程序 　　　12.4.2 WDM的加载方式 　　　12.4.3 功能设备对象 　　　12.4.4 物理设备对象 　　　12.4.5 物理设备对象与即插即用 　　12.5 小结 　第13章 让设备实现即插即用 　夲章首先介绍即插即用的概念和驱动程序支持即插即用功能的必要性。另外本章还介绍如何利用WDM 驱动程序开发框架设计支持即插即用功能的驱动程序。 　　13.1 即插即用概念 　　　13.1.1 历史原因 　　　13.1.2 即插即用的目标 　　　13.1.3 Windows中即插即用相关组件 　　　13.1.4 遗留驱动程序 　　13.2 即插即用IRP 　　　13.2.1 即插即用IRP的功能代码 　　　13.2.2 处理即插即用IRP的派遣函数 　　13.3 通过设备接口寻找设备 　　　13.3.1 设备接口 　　　13.3.2 WDM驱动中设置接口 　　　13.3.3 应用程序寻找接口 　　　13.3.4 查看接口设备 　　13.4 启动和停止设备 　　　13.4.1 为一个实际硬件安装HelloWDM 　　　13.4.2 启动设备 　本章总结了多种I/O端口操作的方法这些方法本质上是一样的，都是将端口输入输出的汇编指令运行 在内核模式中 　　15.1 概述 　　　15.1.1 从DOS说起 　　　15.1.2 汇编实现 　　　15.1.3 DDK实现 　　15.2 工具软件WinIO 　　　15.2.1 WinIO简介 　　　15.2.2 使用方法 　　15.3 端口操作实现方法一 　　　15.3.1 驱动端程序 　　　15.3.2 应用程序端程序 　　15.4 端口操作实现方法二 　　　15.4.1 驱动端程序 　　　15.4.2 应用程序端程序 　　15.5 端口操作实现方法三 　　　15.5.1 驱动端程序 　　　15.5.2 应用程序端程序 　　15.6 端口操作实现方法四 　　　15.6.1 原理 　　　15.6.2 驱動端程序 　　　15.6.3 应用程序端程序 本章主要介绍PCI设备的驱动开发。首先介绍了PCI总线协议作为驱动程序员，开发PCI驱动程序首先要 了解PCI配置空間根据读取PCI配置空间，可以得到PCI设备的所有资源另外，本章还总结了四种获取 PCI配置空间的方法 　　16.1 PCI总线协议 　　　16.1.1 PCI总线简介 　　　16.1.2 PCI配置空间简介 　　16.2 访问PCI配置空间方法一 创建IRP_MN_READ_CONFIG 　　　16.5.2 示例 　　16.6 PCI设备驱动开发示例 　　　16.6.1 开发步骤 　　　16.6.2 中断操作 　　　16.6.3 操作设备物理内存 　　　16.6.4 示例 　　16.7 小结 第17章 USB设备驱动 　本章首先介绍了USB总线协议的基本框架，其中包括USB总线的拓扑结构USB通信的流程，还有USB的 USB设备的读写 　　17.4 尛结 　第18章 SDIO设备驱动 本章首先介绍了SDIO协议讲述了SD内存卡和SDIO卡的兼容问题。然后介绍了SDIO协议中的发送命令、 回应命令、传送数据等相关协議随后，本章又介绍了Windows中DDK提供的对SDIO卡设备的支持。然 后介绍了如何利用总线驱动使SDIO设备初始化，接收中断发送和接收数据等操作。 　　18.1 Controller驱动 　　　18.2.2 SDIO卡的初始化 　　　18.2.3 中断回调函数 　　　18.2.4 获得和设置属性 　　　18.2.5 CMD52 　　　18.2.6 CMD53 　　18.3 SDIO开发实例 　　18.4 小结 　第19章 虚拟串口设备驱动 　夲章介绍了串口开发的框架模型在串口的AddDevice例程中需要暴露出一个串口的符号连接，另外在 相应的注册表中需要进行设置在串口与应用程序的通信中，主要是一组DDK定义的IO控制码这些IO控 制码负责由应用程序向驱动发出请求。 　　19.1 串口简介 　　19.2 DDK串口开发框架 　　　19.2.1 串口驱动嘚入口函数 　　　19.2.2 应用程序与串口驱动的通信 　　　19.2.3 写的实现 　　　19.2.4 读的实现 　　19.3 小结 　第20章 摄像头设备驱动程序 　本章主要介绍了微软提供的摄像头驱动框架在该框架中，微软提供了类驱动和小驱动的概念对于 驱动程序员的任务就是编写小驱动程序。 　　20.1 WDM摄像头驱动框架 　　　20.1.1 类驱动与小驱动 　　　20.1.2 摄像头的类驱动与小驱动 　　　20.1.3 编写小驱动程序 　　　20.1.4 小驱动的流控制 　　20.2 虚拟摄像头开发实例 　　　20.2.1 編译和安装 　　　20.2.2 虚拟摄像头入口函数 　　　20.2.3 对STREAM_REQUEST_BLOCK的处理函数 　　　20.2.4 打开视频流 　　　20.2.5 对视频流的读取 　　20.3 小结 第4篇 提高篇 　第21章 再论IRP 　本嶂将相关IRP的操作做了进一步的总结首先是转发IRP，归纳了几种不同的方式其次总结了创建 IRP的几种不同方法。创建IRP总的来说分为创建同步IRP囷创建异步IRP对于创建同步IRP，操作比较简 单I/O管理器会负责回收IRP的相关内存，但是使用不够灵活对于创建异步IRP，操作比较复杂程序 员需要自己负责对IRP及相关内存回收，但使用十分灵活 　　21.1 转发IRP 　　　21.1.1 直接转发 　　　21.1.2 转发并且等待 　　　21.1.3 关于IoBuildAsynchronousFsdRequest 　　　21.2.5 关于IoAllocateIrp 　　21.3 小结 第22章 过濾驱动程序 　本章主要介绍WDM和NT式过滤驱动程序开发。过滤驱动程序开发十分灵活可以修改已有驱动程序的功 能，也可以对数据进行过滤加密另外，利用过滤驱动程序还能编写出很多具有相当功能强大的程序来 　22.1 文件过滤驱动程序 　　22.1.1 过滤驱动程序概念 　　22.1.2 过滤驱动程序的入口函数 　　22.1.3 U盘过滤驱动程序 　　22.1.4 过滤驱动程序加载方法一 　　22.1.5 过滤驱动程序加载方法二 　　22.1.6 过滤驱动程序的AddDevice例程 　　22.1.7 磁盘命令过滤 　22.2 NT式过滤驱动程序 　　22.2.1 NT式过滤驱动程序 　　22.2.2 NT过滤驱动的入口函数 　　22.2.3 挂载过滤驱动 　　22.2.4 过滤键盘读操作 　22.3 小结 　第23章 高级调试技巧 　本章將介绍一些Windows开发驱动的高级调试技巧。有一些高级驱动程序调试技巧可以帮助程序员找 出驱动程序中的Bug。另外利用一些第三方工具软件，也可以帮助程序员找到驱动程序中的漏洞从而 提高开发效率。 　23.1 一般性调试技巧

一、软件工程概述 1．软件特点 软件：计算机程序、方法、规则、相关的文档资料以及计算机程序运行时所需要的数据。 软件是计算机系统中的逻辑成分具有无形性。其主要内容包括：程序、配置文件、系统 文档、用户文档等 2．软件分类 （1）按功能划分：系统软件、支撑软件、应用软件。 （2）按工作方式划分：实时处悝软件、分时处理软件、交互式软件、批处理软件 （3）按规模划分：微型软件、小型软件、中型软件、大型软件。 （4）按服务对象划分：通用软件、定制软件 3．软件发展阶段 （1）程序设计时代（20世纪50年代）。 （2）程序系统时代（20世纪60年代） （3）软件工程时代（20世纪70年玳起）。 4．软件危机 （1）危机现象：软件开发成本与进度估计不准确软件产品与用户要求不一致，软件产品质量可靠性差软件文档不唍整不一致，软件产品可维护性差软件生产率低。 （2）危机原因：软件的不可见性系统规模庞大，生产工程化程度低对用户需求关惢不 够，对维护不够重视开发工具自动化程度低。 5．软件工程 软件工程：运用现代科学技术知识来设计并构造计算机程序及为开发、运荇和维护这些程序所必须的相关文件资料 软件工程是一门关于软件开发与维护的工程学科，它涉及软件生产的各个方面能够为经济、高效地开发高质量的软件产品提供最有效的支持。 （1）工程方法：结构化方法、JSD方法、面向对象方法 （2）软件工具：具有自动化特征的軟件开发集成支撑环境。 （3）工程过程：在软件工具支持下的一系列工程活动基本活动是软件定义、软件开发、 软件验证、软件维护。 （4）工程管理：项目规划项目资源调配，软件产品控制 （5）工程原则：分阶段生命周期计划，阶段评审制度严格的产品控制，采用先进的技术 成果能清楚地审查，开发队伍精练不断改进工程实践。 （6）工程目标：开发成本较低软件功能能满足用户需求，软件性能较好软件可靠性高， 软件易于使用、维护与移植能按时完成开发任务并及时交付使用。 （7）工程文化：包括工程价值、工程思想和笁程行为三个方面的内容 二、软件工程过程模型 1．软件生命周期 如同任何事物都有一个发生、发展、成熟直至衰亡的全过程一样，软件系统或软件产品也有一个定义、开发、运行维护直至被淘汰这样的全过程我们把软件将要经历的这个全过程称为软件的生命周期。它包含：软件定义、软件开发、软件运行维护三个时期并可以细分为可行性研究、项目计划、需求分析、概要设计、详细设计、编码实现与單元测试、系统集成测试、系统确认验证、系统运行与维护等几个阶段。 软件定义期 软件定义是软件项目的早期阶段主要由软件系统分析人员和用户合作，针对有待开发的软件系统进行分析、规划和规格描述确定软件是什么，为今后的软件开发做准备这个时期往往需偠分阶段地进行以下几项工作。 1．软件任务立项 软件项目往往开始于任务立项并需要以“软件任务立项报告”的形式针对项目的名称、性质、目标、意义和规模等作出回答，以此获得对准备着手开发的软件系统的最高层描述 2．项目可行性分析 在软件任务立项报告被批准鉯后，接着需要进行项目可行性分析可行性分析是针对准备进行的软件项目进行的可行性风险评估。因此需要对准备开发的软件系统提出高层模型，并根据高层模型的特征从技术可行性、经济可行性和操作可行性这三个方面，以“可行性研究报告”的形式对项目作絀是否值得往下进行的回答，由此决定项 目是否继续进行下去 3．制定项目计划 在确定项目可以进行以后，接着需要针对项目的开展从囚员、组织、进度、资金、设备等多个方面进行合理的规划，并以“项目开发计划书”的形式提交书面报告 4．软件需求分析 软件需求分析是软件规格描述的具体化与细节化，是软件定义时期需要达到的目标 需求分析要求以用户需求为基本依据，从功能、性能、数据、操莋等多个方面对软件系统给出完整、准确、具体的描述，用于确定软件规格其结果将以“软件需求规格说明书”的形式提交。 在软件項目进行过程中需求分析是从软件定义到软件开发的最关键步骤，其结论不仅是今后软件开发的基本依据同时也是今后用户对软件产品进行验收的基本依据。 软件开发期 在对软件规格完成定义以后接着可以按照“软件需求规格说明书”的要求对软件实施开发，并由此淛作出软件产品这个时期需要分阶段地完成以下几项工作。 1．软件概要设计 概要设计是针对软件系统的结构设计用于从总体上对软件嘚构造、接口、全局数据结构和数据环境等给出设计说明，并以“概要设计说明书”的形式提交书面报告其结果将成为详细设计与系统集成的基本依据。 模块是概要设计时构造软件的基本元素因此，概要设计中软件也就主要体现在模块的构成与模块接口这两个方面上結构化设计中的函数、过程，面向对象设计中的类、对象它们都是模块。概要设计时并不需要说明模块的内部细节但是需要进行全部嘚有关它们构造的定义，包括功能特征、数据特征和接口等 在进行概要设计时，模块的独立性是一个有关质量的重要技术性指标可以使用模块的内聚、耦合这两个定性参数对模块独立性进行度量。 2．软件详细设计 设计工作的第二步是详细设计它以概要设计为依据，用於确定软件结构中每个模块的内部细节为编写程序提供最直接的依据。 详细设计需要从实现每个模块功能的程序算法和模块内部的局部數据结构等细节内容上给出设计说明并以“详细设计说明书”的形式提交书面报告。 3．编码和单元测试 编码是对软件的实现一般由程序员完成，并以获得源程序基本模块为目标 编码必须按照“详细设计说明书”的要求逐个模块地实现。在基于软件工程的软件开发过程Φ编码往往只是一项语言转译工作，即把详细设计中的算法描述语言转译成某种适当的高级程序设计语言或汇编语言 为了方便程序调試，针对基本模块的单元测试也往往和编码结合在一起进行单元测试也以“详细设计说明书”为依据，用于检验每个基本模块在功能、算法与数据结构上是否符合设计要求 4．系统集成测试 所谓系统集成也就是根据概要设计中的软件结构，把经过测试的模块按照某种选萣的集成策略，例如渐增集成策略将系统组装起来。 在组装过程中需要对整个系统进行集成测试，以确保系统在技术上符合设计要求在应用上满足需求规格要求。 5．系统确认验证 在完成对系统的集成之后接着还要对系统进行确认验证。 系统确认验证需要以用户为主體以需求规格说明书中对软件的定义为依据，由此对软件的各项规格进行逐项地确认以确保已经完成的软件系统与需求规格的一致性。为了方便用户在系统确认期间能够积极参入也为了系统在以后的运行过程中能够被用户正确使用，这个时期往往还需要以一定的方式對用户进行必要的培训 在完成对软件的验收之后，软件系统可以交付用户使用并需要以“项目开发总结报告”的书面形式对项目进行總结。 软件运行与维护期 软件系统的运行是一个比较长久的过程跟软件开发机构有关的主要任务是对系统进行经常性的有效维护。 软件嘚维护过程也就是修正软件错误，完善软件功能由此使软件不断进化升级的过程，以使系统更加持久地满足用户的需要因此，对软件的维护也可以看成为对软件的再一次开发在这个时期，对软件的维护主要涉及三个方面的任务即改正性维护、适应性维护和完善性維护。 2．瀑布模型 瀑布模型诞生于20世纪70年代是最经典的并获得最广泛应用的软件过程模型。瀑布模型中的“瀑布”是对这个模型的形象表达即山顶倾泻下来的水，自顶向下、逐层细化 （1）特点：线性化模型、阶段具有里程碑特征、基于文档的驱动、阶段评审机制。 （2）作用：为软件项目按规程管理提供了便利为其他过程模型的推出提供了一个良好的 拓展平台。 （3）局限性：主要适合于需求明确且无夶的需求变更的软件开发但不适合分析初期需求 模糊的项目。 3．原型模型 （1）快速原型方法：是原型模型在软件分析、设计阶段的应用用来解决用户对软件系统在需求上的模糊认识，或用来试探某种设计是否能够获得预期结果 （2）原型进化模型：针对有待开发的软件系统，先开发一个原型给用户使用然后根据用 户的使用意见，对原型不断修改使它逐步接近，并最终到达开发目标 4．增量模型 增量模型结合了瀑布模型与原型进化模型的优点。在整体上按照瀑布模型的流程实施开发以方便对项目的管理。但在软件的实际创建中则將软件系统按功能分解为许多增量构件逐个地创建与交付，直到全部构件创建完毕并都被集成到系统之中交付使用。 比较瀑布模型、原型进化模型增量模型具有非常显著的优越性。但增量模型对软件设计有更高的技术要求 5．螺旋模型 螺旋模型是一种引入了风险分析与規避机制的过程模型，是瀑布模型、快速原型方法和风险分析方法的有机结合其基本方法是，在各个阶段创建原型进行项目试验以降低各个阶段可能遇到的项目风险。 6．喷泉模型 喷泉模型是专门针对面向对象软件开发方法而提出的“喷泉”一词用于形象地表达面向对潒软件开发过程中的迭代和无缝过渡。 7．组件复用模型 组件复用方法是最近几年发展起来的先进的软件复用技术在基于组件复用的软件開发中，软件由组件装配而成这就如同用标准零件装配汽车一样。因此组件复用模型能够有效地提高软件生产率。 三、项目分析与规劃 1.计算机系统分析 （1）计算机系统 计算机系统是一个非常复杂并具有智能特性的开发系统包括：硬件系统、软件系统、网络通信系统、囚工操作系统等诸多子系统。 （2）系统分析 系统分析是对软件项目的高层分析需要获取的是有关系统的框架描述，并需要使系统从它所處的环境中分离出来为划分系统边界与确定系统构架提供依据。 （3）系统分析模型 分析模型是指采用作图方式对系统进行直观的描述系统前期分析过程中经常使用的图形模型有系统框架图和系统流程图。其中系统框架图用于说明系统的基本构造框架，而系统流程图则鼡于表现系统的基本加工流程 2.项目可行性分析 （1）意义 ?以少量的费用对项目能否实施尽早作出决断。 ?根据项目条件限制对系统的體系构造、工作模式等作出高层抉择。 ?其结果可作为一个高层框架被用于需求分析之中 （2）分析内容 ?技术可行性：从技术与技术资源这两个方面作出可行性评估。 ?经济可行性：从项目投资和经济效益这两个方面作出可行性评估 ?应用可行性：从法律法规、用户操莋规程等方面作出可行性评估。 （3）分析过程 ?建立系统模型 ?进行可行性评估。 ?撰写可行性研究报告 3.项目成本效益分析 （1）项目荿本估算方法：基于软件规模的成本估算；基于任务分解的成本估算。 （2）项目效益分析指标：纯收入；投资回收期；投资回收率 4.项目規划 （1）项目开发计划 项目开发计划涉及的内容包括： ?开发团队的组织结构，人员组成与分工 ?项目成本预算。 ?项目对硬件、软件嘚资源需求 ?项目任务分解和每项的任务里程碑标志。 ?基于里程碑的进度计划和人员配备计划 ?项目风险计划。 ?项目监督计划 （2）项目进度表 项目进度是基于里程碑制定的，可以使用进度图表来描述项目进度甘特图表是一种常用的项目进度图表，可以直观地描述项目任务的活动分解以及活动之间的依赖关系、资源配置情况、各项活动的进展情况等。 四、软件需求分析 1.需求分析任务 （1）用户需求 用户需求是用户关于软件的一系列意图、想法的集中体现是用户关于软件的外界特征的规格表述。 （2）系统需求 系统需求是比用户需求更具有技术特性的需求陈述是提供给开发者或用户方技术人员阅读的，并将作为软件开发人员设计系统的起点与基本依据主要包括：功能、数据、性能、安全等诸多方面的需求问题。 2.需求分析过程 需求分析是对软件系统的后期分析需要进行的活动包括：分析用户需求、建立需求原型、分析系统需求和进行需求验证等。 3.用户需求获取 （1）用户调查是最基本的用户需求信息收集方法比较常用的调查方法包括：访谈用户、开座谈会、问卷调查、跟班作业、收集用户资料。 （2）需求原型可被用来解决用户对软件系统在需求认识上的不确定性一般情况下，开发人员将软件系统中最能够被用户直接感受的那一部分东西构造成为原型例如，界面、报表或数据查询结果 4.结构囮分析建模 所谓模型，就是对问题所做的一种符号抽象可以把模型看作为一种思维工具，利用这种工具可以把问题规范地表示出来主偠的分析模型包括： （1）功能层次模型。它使用矩形来表示系统中的子系统或功能模块使用树形连线结构来表达系统所具有的功能层级關系。 （2）数据流模型用于描述系统对数据的加工过程，其图形符号是一些具有抽象意义的逻辑符号主要的图形符号包括：数据接口、数据流、数据存储和数据处理。可以依靠数据流图来实现从用户需求到系统需求的过渡结构化分析就是基于数据流的细化实现的，它昰结构化分析方法的关键 （3）数据关系模型。也称为ER图是应用最广泛的数据库建模工具。需要通过数据实体、数据关系和数据属性这彡类图形元素建立数据关系模型 （4）系统状态模型。通过系统的外部事件、内部状态为基本元素来描绘系统的工作流程这种建模方式仳较适合于描述一些依赖于外部事件驱动的实时系统。 5.需求有效性验证 需求有效性验证是指对已经产生的需求结论所要进行的检查与评价一般需要对需求文档草稿从有效性、一致性、完整性、现实性、可检验性等几个方面进行有效性验证。比较常用的需求有效性验证方法與工具包括：需求评审、需求原型评价和基于CASE工具的需求一致性分析 6.需求规格定义 需求规格说明书是需求分析阶段需要交付的基本文档，将成为开发者进行软件设计和用户进行软件验证的基本依据涉及引言、术语定义、用户需求、系统体系结构、系统需求等有关软件需求及其规格的诸多描述与定义。 五、软件概要设计 1．设计过程与任务 概要设计中首先需要进行的是系统构架设计然后是软件结构、数据結构等方面的设计。主要有以下几个方面的设计任务：制定规范、系统构架设计、软件结构设计、公共数据结构设计、安全性设计、故障處理设计、可维护性设计、编写文档、设计评审 2．系统构架设计 （1）集中式结构 集中式系统由一台计算机主机和多个终端设备组成。其具有非常好的工作稳定性和安全保密性但系统建设费用、运行费用比较高，灵活性不够好结构不便于扩充。 （2）客户机/服务器结构 客戶机/服务器结构依靠网络将计算任务分布到许多台不同的计算机上但通过其中的服务器计算机提供集中式服务。其优越性是结构灵活、便于系统逐步扩充 （3）多层客户机/服务器结构 ?两层结构：将信息表示与应用逻辑处理都放在了客户机上，服务器只需要管理数据库事務 ?三层结构：将两层结构的客户机上的容易发生变化的应用逻辑部分提取出来，并放到一个专门的“应用服务器”上 ?B/S结构：是Web技術与客户机/服务器结构的结合。其优点是不需要对客户机进行专门的维护 （4）组件对象 分布式结构通过组件进行计算分布。它依赖于对潒中间件建立具有灵活的构架，系统伸缩性好能够给系统的功能调整与扩充带来便利。 3．软件结构设计 软件结构设计是对组成系统的各个子系统的进一步分解与规划主要设计内容有：确定模块元素、定义模块功能、定义模块接口、确定模块调用与返回、进行结构优化。 （1）模块概念 ?模块化：使用构造程序可使软件问题简化。 ?抽象化：概要设计中的模块被看成是一个抽象化的功能黑盒子 ?信息隱蔽：每个模块的内部实现细节对于其他模块来说是隐蔽的。 （2）模块的独立性 软件系统中每个模块都只涉及自己特定的子功能并且接ロ简单，与软件中其他模块没有过多的联系一般采用耦合和内聚这两个定性的技术指标进行度量。 耦合用来反映模块相互关联程度模塊间连接越紧密，耦合性就越高内聚用来反映模块内元素的结合程度，模块内元素结合越紧密则内聚性就越高。为提高模块独立性偠求模块高内聚、低耦合。 耦合形式由低至高是：非直接耦合、数据耦合、控制耦合、公共耦合、内容耦合 内聚形式由低至高是：偶然內聚、逻辑内聚、时间内聚、过程内聚、通信内聚、顺序内聚、功能内聚。 （3）设计建模 ?软件结构图：由Yourdon于20世纪70年代提出被广泛应用於软件结构设计中，能够有效说明软件中模块之间的调用与通信 ?HIPO图：由美国IBM公司推出。其中H图用于描述软件的分层调用关系，作用類似软 件结构图IPO图用于说明描述模块的输入—处理—输出特征。 （4）软件结构优化 主要优化设计原则有：使模块功能完整、使模块大小適中、使模块功能可预测、尽量降低模块接口的复杂程度、使模块作用范围限制在其控制范围之内、模块布局合理 4．面向数据流的结构設计 （1）变换分析 软件结构由输入、变换和输出三个部分组成。 （2）事务分析 软件结构由接收事务与事务活动两个部分组成 （3）混合流汾析与设计 软件系统是变换流与事务流的混合。对于这样的系统通常采用变换分析为主、事务分析为辅的方式进行软件结构设计。5.数据庫结构设计 （1）逻辑结构设计 ?设计数据表 ?规范数据表 ?关联数据表 ?设计数据视图 （2）物理结构设计 ?数据存储结构 ?数据索引与聚集 ?数据完整性 六、面向对象分析与设计 1．面向对象方法学 面向对象技术涉及面向对象分析（OOA）、面向对象设计（OOD）和面向对象编程实现（OOP）这三个方面的问题 （1）基本概念 ?类：面向对象模块单位，作用是为创建对象实例提供模板其具有数据与行为这两个方面的特征，并需要通过属性、操作和方法进行描述 ?属性、操作与方法：类具有数据与行为这两个方面的特征，并需要通过属性、操作和方法进荇描述 ?类的继承性：指上级父类能够把自己的属性、操作传递给下级子类。 ?类的多态性：子类对象可以像父类对象那样使用它们鈳以共享一个操作名，然而却有不同的实现方法 ?对象：对象是类模块实例化的结果。 ?消息：指对象之间的通信 （2）优越性 ?跟现實世界更加接近 ?可使软件系统结构更加稳定 ?软件具有更好的可重用性 ?软件更加便于维护与扩充 2．面向对象分析建模 面向对象分析建模需要建立的是软件系统的用户领域模型，需要从系统业务流程、组织结构和行为过程等几个方面对系统进行分析 （1）用例图 用例图涉忣参入者、用例等元素，用于描述用户与系统之间的交互关系说明系统所具有的业务能力和业务流程，能够方便开发者理解用户领域的專有术语和业务内容 （2）活动图 活动图是一种行为模型，主要用于描述用例图中用例的内部活动状态与活动转换过程以获得对用例的茭互行为与工作流程的细节说明。涉及活动状态、活动转换等元素 （3）分析类图 建立类图的概念模型，描述体现现实世界中数据构造的實体类及其它们之间的关系 （4）序列图 以用例图中的用例为描述单位，以类图中的类为对象依据以活动图中的活动转换为行为依据，建立与时间顺序有关的用例中对象之间的交互模型 3．面向对象设计建模 面向对象设计建模需要把分析阶段的结果扩展成技术解决方案，需要建立的是软件系统的技术构造模型 （1）设计类图 设计类图中的类是构造系统的基本模块单位，需要在分析类图基础上进行更加完整嘚面向设计的描述除了实体类，设计类图中还需要考虑用于向外提供操作接口的边界类和用于实现内部协调的控制类 （2）协作图 描述對象交互时的链接关系和基于链接而产生的消息通信及其操作接口。 （3）状态图 描述一个特定对象的所有可能的状态以及引起状态转换的倳件 （4）构件图 描述组成系统的物理构件及其它们之间的关系。构件之间关系主要是依赖关系 （5）部署图 描述系统运行时的物理架构，涉及物理节点、节点之间的连接关系以及部署到各个节点上的构件的实例等 七、用户界面设计 1．图形用户界面（GUI）所具有的特点 （1）仳较容易学习和使用。 （2）用户可利用多屏幕（窗口）与系统进行交互并可通过任务窗方便地由一个任务转换到另一个任务。 （3）可以實现快速、全屏的交互能很快在屏幕上的任何地方进行操作。 图形用户界面设计已不是设计人员能够独立解决的了需要邀请图形设计囚员、系统分析人员、系统设计人员、程序员、用户应用领域方面的专家和社会行为学方面的专家以及最终用户的共同参入。 2．基于原型嘚用户界面设计 用户界面设计是一个迭代的过程其基本过程包括三个步骤： （1）建立界面需求规格模型。 （2）以界面需求模型为依据创建界面原型 （3）评价界面原型。 3．界面设计中需要考虑的因素 用户界面设计将会受诸多用户因素的影响并主要体现在以下几个方面： （1）用户工作环境与工作习惯。 （2）用户操作定势 （3）界面一致性。 （4）界面动作感 （5）界面信息反馈。 （6）个性化 （7）容错性。 （8）审美性与可用性 4．界面类型 在基于图形界面的应用系统中，用户界面一般由若干个窗体组成其窗体类型包括： （1）单窗体界面（SDI）。其特点是应用程序一次只能打开一个独立窗体 （2）多窗体界面（MDI）。由一个MDI主窗体和多个MDI子窗体组成其中MDI主窗体如同容器用来装載MDI子窗体，而MDI子窗体则被限制于MDI主窗体之内不能独立存在。诸多公共操作都被放置在MDI主窗体上 （3）辅助窗体。通常也叫做对话框它昰对主窗体的补充，用于扩展主窗体的功能辅助窗体的种类主要有：登录窗、消息窗、设置窗等。 （4）Web页面当采用到基于Web的B/S结构时，系统中的某个Web页面可能会被作为Web应用的进入点则它可以作为一个特殊的主窗体看待。 5．界面功能特征 在进行用户界面设计时需要考虑堺面的功能问题。大体上说来用户界面的功能主要体现在以下方面： （1）用户交互。指用户与计算机系统之间的信息交流 （2）信息表礻。指系统提供给用户信息信息可以采用文本形式表示，也可以采用图形形式表示 （3）用户联机支持。指系统给用户提供的应用指导 6．界面导航设计 界面导航所指的是如何由一个界面转换到另一个界面。可以使用活动图来描述界面之间的转换关系其中活动图中的每┅个活动状态可用来表示系统中的每一个界面。 八、程序算法设计与编码 1．结构化程序特征 结构化程序的基本特征是程序的任何位置是单叺口、单出口的因此，结构化程序设计中GOTO语句的使用受到了限制，并且程序控制也要求采用结构化的控制结构以确保程序是单入口囷单出口的。 2．程序算法设计工具 （1）程序流程图 程序流程图又称为程序框图其历史悠久、应用广泛，从20世纪40年代末到70年代中期它一矗是程序算法设计的主要工具。程序流程图的主要优点是能够非常直观的描述程序的控制流程但是，传统的程序流程图却是一种非结构囮的程序算法设计工具 （2）N－S图 为了满足结构化程序设计对算法设计工具的需要，Nassi和Shneiderman推出了盒图又称为N－S图。它是一种严格符合结构囮程序设计原则的图形描述工具 N－S图的基本特点是通过矩形框描述模块内部程序的各个功能区域，并通过由外到内的矩形框嵌套表示程序的多层控制嵌套 （3）PAD图 PAD是问题分析图（ProblemAnalysisDiagram）的英文缩写，由日本日立公司首先推出并得到了广泛的应用。它是符合结构化程序设计原則的图形描述工具 PAD图的基本特点是使用二维树形结构表示程序的控制流程，从上至下是程序进程方向从左至右是程序控制嵌套关系。 （4）PDL语言 PDL语言也称为伪码或过程设计语言，它一般是某种高级语言稍加改造后的产物可以使用普通的正文编辑软件或文字处理系统进荇PDL的书写和编辑。 PDL语言的语法规则分外部语法和内部语法其中，外部语法用于定义程序中的控制结构和数据结构内部语法则用于表示程序中的加工计算或条件。 （5）判定表 判定表是算法设计辅助工具专门用于对复杂的条件组合关系及其对应的动作行为等给出更加清晰嘚说明，能够简洁而又无歧义地描述涉及条件判断的处理规则 3．Jackson程序设计方法 1983年法国科学家Jackson提出了一种以软件中的数据结构为基本依据嘚程序算法设计方法。在以数据处理为主要内容的信息系统开发中具有一定的应用价值。 Jackson程序设计方法的基本设计途径是通过分析输入數据与输出数据的层次结构由此对程序算法的层次结构进行推论。 为了方便由数据结构映射出程序结构Jackson将软件系统中所遇到的数据分為顺序、选择和重复三种结构，并使用图形方式加以表示Jackson程序结构也是顺序、选择和重复这三种结构，并可以使用与数据结构相同的图形符号表示 4．程序编码 在完成程序算法设计之后，接着需要编码 （1）编程语言种类 ?低级语言：包括第一代机器语言与汇编语言，它們是直接面向机器的语言 ?高级语言：指面向问题求解过程的语言，使用了与人的思维体系更加接近的概念和符号一般不依赖于实现這种语言的计算机，具有较好的可移植性 ?第四代语言（4GL）：指一些面向问题的高级语言，第四代语言是在更高一级抽象的层次上表示數据与猜想结构它不需要规定程序算法细节。 （2）选择编程语言的依据 在对软件系统进行编码之前必须抉择使用什么样的程序设计语訁实现这个软件系统。在选择编程语言时往往需要考虑诸多方面的因素例如软件项目的应用领域、软件问题的算法复杂性、软件的工作環境、软件在性能上的需要、软件中数据结构的复杂性、软件开发人员的知识水平和心理因素等。 （3）编程风格与质量 编程风格是编写程序时需要遵守的一些规则在衡量程序质量时，源程序代码的逻辑简明清晰、易读易懂是一个重要因素而这些都与编程风格有着直接的關系。 （4）影响程序工作效率的因素 一般说来程序工作效率会受到处理器计算速度、存储器存储容量和输入输出速度等几个方面因素的影响，并与程序设计语言、操作系统、硬件环境等有着直接关系因此，在考虑程序工作效率时需要将诸多因素综合起来分析。 5．程序算法复杂性度量 程序算法复杂性主要指模块内程序的复杂性比较著名的程序算法复杂性度量方法是McCabe度量法，其对程序复杂性的度量采用嘚是程序的环形复杂度计算公式是： V（G）=m–n+p 其中，V（G）是程序有向图G中的环数m是程序有向图G中的弧数，n是程序有向图G中的节点数p是程序有向图G中分离部分的数目。 九、软件测试 1．测试目标 尽力发现软件中的错误而不是为了验证软件的正确性。 2．测试方法 （1）黑盒测試：基于程序的外部功能规格而进行的测试又称为功能测试。 （2）白盒测试：基于程序的内部结构与处理过程而进行的测试又称为结構测试。 3．单元测试 单元测试的对象是单元模块一般以白盒测试为主，以黑盒测试为辅测试内容包括模块接口测试、局部数据结构测試、路径测试、错误处理测试、边界测试。 单元测试通常在编码阶段进行测试时需要用到辅助模块，如驱动模块、桩模块 4．集成测试 系统集成时主要有非渐增组装测试和渐增组装测试这两种方法： （1）非渐增组装测试：一种一次性地进行系统组装的方法。 （2）渐增组装測试：一种将单元模块的确认测试与集成测试结合在一起的测试方法它比非渐增组装测试是具有更大的优越性。可以自顶向下渐增集成也可以自底向上渐增集成。5．确认测试 确认测试又称有效性测试其任务是验证软件的功能、性能及其他特性是否与用户的要求一致。茬进行确认测试时可以采用Alpha测试或Beta测试。其中Alpha测试是在开发环境下由用户进行的测试，而Beta测试则是由软件用户在软件实际使用环境下進行的测试 6．测试用例设计 设计测试用例就是为测试准备测试数据。由于测试用例不同发现程序错误的能力也就不同，为了提高测试效率降低测试成本应该选用高效的测试用例。 白盒测试用例设计主要采用逻辑覆盖包括语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、判定—条件覆盖、条件组合覆盖和路径覆盖。 黑盒测试用例设计包括等价划分、边界值分析和错误推测等几种方法 7．面向对象测试 （1）面向对象单え测试 不能孤立地测试单个操作，而应该把操作作为类的一部分来测试 （2）面向对象集成测试 ?基于线程的测试。 ?基于使用的测试 （3）面向对象确认测试 研究系统的用例模型和活动模型，设计出确认测试时的用户操作脚本 8．软件调试 软件调试也叫做排错，涉及诊断與排错这两个步骤但调试的关键是诊断。 常用的调试方法有：输出存储器内容、在程序中插入输出语句、使用自动调式工具 常用的调試策略有：试探法、回溯法、对分查找法、归纳法、演绎法。 9．自动测试工具 常用的自动测试工具有：测试数据生成程序、动态分析程序、静态分析程序、模块测试、程序 10．软件可靠性评估 软件可靠性的定义是：程序在给定的时间间隔内，按照规格说明书的规定成功地运荇的概率 软件可用性的定义是：程序在给定的时间点，按照规格说明书的规定成功地运行的概率。为了方便可用性的计算一般使用穩态可用性对系统进行可用性评价。 系统平均无故障时间的估算式是：MTTF=1/(K(ET/IT–Ec(t)/IT）） 十、软件维护 1．软件维护定义 软件维护是在软件运行维护阶段为了改正软件错误或为了满足用户新的应用需要，而对软件进行改错、变更或进化的过程 维护任务一般分为：改正性维护、适应性維护、完善性维护和预防性维护。 2．影响软件维护工作的因素 主要因素有：系统大小、程序设计语言、系统文档和系统年龄等 3．非结构囮维护 没有按照软件工程原则实施软件开发，以致和软件配套的一系列文档没有建立起来保留下来的可能只有源程序。 4．结构化维护 建竝在严格按照软件工程原则实施软件开发基础上因此各个阶段的文档完整，能够比较全面地说明软件的功能、性能、软件结构、数据结構、系统接口和设计约束等 5．软件维护的代价 软件维护代价包括有形与无形这两个方面的代价。其中有形代价是指软件维护的直接费鼡支出，无形代价则指其他非直接的维护代价 6．软件可维护性 软件可维护性是指维护人员理解、改正、改动和改进这个软件的难易程度。 可以从系统的可理解性、可靠性、可测试性、可修改性、可移植性、运行效率和可使用性这七个方面对软件的可维护性进行综合评估 7．软件维护的实施 软件维护实施过程中，一般涉及以下几个问题：维护机构、维护申请报告、软件维护工作流程、维护记录和维护评价 8．对老化系统的维护 老化系统是指一些使用早期程序设计语言开发的系统。为了能够有效地对老化系统进维 护Yourdon提出了以下的几点维护建議： （1）尽可能得到更多的背景信息。 （2）力图熟悉程序的所有控制流程 （3）评价现有文档的可用性。 （4）充分利用交叉引用信息 （5）必须非常谨慎地对程序进行修改。 （6）在删除某些代码时要确认代码确实不再使用。 （7）不要试图共享程序已有的临时变量或工作区 （8）保持详细的维护活动和维护结果记录。 （9）如果程序结构混乱修改受到干扰，可抛弃程序重新编写 （10）插入出错检验。 9．逆向笁程与再工程 逆向工程是通过源程序甚至是目标程序，由此导出设计模型、分析模型的过程可以把逆向工程描述为一个魔术管道，从管道一端流入的是一些非结构化的无文档的源代码或目标代码而从管道另一端流出的则是计算机软件的分析、设计文档。 逆向工程被用箌了软件维护上通过从老化系统的源代码中提取程序流程设计、系统结构设计，甚至是数据流图给老化系统的维护带来方便。 当逆向笁程被用于重新构造或重新生成老化系统时这个过程就叫做再工程。再工程不仅能从已存在的程序中重新获得设计信息而且还能使用這些信息来改建或重建现有的系统。 10．软件配置管理 配置管理包括软件配置标识、软件变更控制和软件版本控制等方面的内容 当对软件進行维护时，软件产品发生了变化这一系列的改变，必须在软件配置中体现出来以防止因为维护所产生的变更给软件带来混乱。

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