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C言語でデバイスドライバを自作したいのですが、どのようにすれば良いのでしょうか?
Linux か Windowsでやりたいです。
確か、カーネルモードでプログラミングをしないといけないと聞いたのですが、LinuxなどのOSはどのようにして、USBなどのデバイスの制御を行っているのでしょうか?
内部の仕組みとプログラミングのやり方を知りたいです。
システムコールを使うのではなく、アセンブラレベルでやり方をプログラムしてみたいです。

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回答 4

+4

こんにちは。

Linux か Windowsでやりたいです。 

Windowsのデパイスドライバ開発に必要な知識量は凄まじく多いので、比べたらLinuxの方がやりやすいと思います。
Linuxデバイスドライバ開発入門はそれに必要な知識をある程度網羅的に解説しているようです。

システムコールを使うのではなく、アセンブラレベルでやり方をプログラムしてみたいです。

これは無意味です。
アセンブラで記述すればシステム・コールを使う必要がなくなるということは基本的にないです。
アセンブラを使い方だけなら、ユーザ・モードでもできます。

アセンブラでないと開発できない部分を開発したい場合は、PICマイコン等の1チップ・マイコンで学んだ方が良いと思います。
80386のシステム制御用のアセンブラでさえ鬼の難しさでした。互換性を確保しつつ成長した現在の80x86系CPUはきっと遥かに難しくなっている筈です。

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  • 2016/06/11 20:14

    ありがとうございます。
    「マイコンを使いなさい」という回答がとても多いですね~~

    キャンセル

  • 2020/01/09 12:58

    横から悪いのですが
    windowsでデバイスドライバを作成するというのは可能なものなのですか?

    winAPIは公開されているが
    windowsそのもののコードが公開されていないため
    自分でAPIを作成することはできないと聞きましたが

    デバイスドライバは可能なのですか?

    キャンセル

  • 2020/01/09 13:01

    Windows でデバイスドライバを作成するには次のものを使います。
    https://docs.microsoft.com/ja-jp/windows-hardware/drivers/download-the-wdk

    キャンセル

  • 2020/01/09 13:03

    専用のものがあるんですね・・・

    キャンセル

checkベストアンサー

+3

アセンブラレベルでのプログラムを勉強したいという事であれば、
Linux や Windows は全く向きません。
Linux や Windows であれば、カーネルモードでプログラミングは、C言語が基本です。
(現在では、例外的に必要な部分だけ、それもOSのコアの一部だけでアセンブラは使用されるのが普通)

また、USBドライバなど共通仕様的なデバイスは、今やOSにとって標準デバイスですので、例えば、Linux や WindowsにおいてUSBを使用する場合は、OSのサポート(システムコールなど)を使用する事が必須で、OS提供ドライバがUSBホストコントローラーを管理しているので、独自コードがUSBホストコントローラーを勝手に制御する事は出来ません。

作りたい自作デバイスドライバが、OSの提供しているようなUSBホストコントローラーのようなドライバであれば、Linux の OS提供USBホストコントローラーのドライバをソースコードを参考にするのが良いですが、それでもC言語での実装となります。
また、XXX USBデバイス のデバイスドライバを作成したのであれば、OSのサポート(システムコールなど)を使用したプログラミング方法を勉強するしかありません。

さらに、USBなどでハイパフォーマンスを要求しないのであれば、ユーザーモードのプログラムで制御可能な仕組み(ライブラリ)が Linux でも Windows でも存在しいてます。
カーネルモードのプログラミングを勉強する必要性すらありません。(ましてやアセンブラは無意味)

UMDF での USB インターフェイスの操作
https://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/ff561478(v=vs.85).aspx

実際、デバイス制御のノウハウ的な実装は、チップレベルの超低レベルのハード制御(OS、カーネルドライバレベル)と、個別のデバイスの特徴に応じ、デバイス内のファームウェアに対してコマンドを発行してハードを制御するレベル(カーネルドライバ or ユーザーモードドライバレベル)に大きく分かれます。

実態はもう少し多く階層化されるのが普通で、その当たりは、OS内部の仕組みを解説した書籍などが非常に参考になります。(インサイドWindows など)

いずれにしても、「デバイスドライバの作成をしたい」という要求において、
「Linux か Windows」という条件と「システムコールを使うのではなくアセンブラレベルでやりたい」という条件が、一般的には相いれませんので、何らかの条件を外すか、変えるか、あるいはやりたいことをの範囲を絞るなどをしない限りは、適切な希望する回答は得られないはずです。

「Linux や Windows」で「一番下位のチップセットレベルのデバイス制御」を「システムコールを使うのではなくアセンブラレベル」を知りたいなら、OS の HAL(Hardware Abstraction Layer) の知識を勉強する事になりますし、

「Linux や Windows」で「USBホストコントローラーなどの汎用デバイスの基本制御」を知りたいなら、OS の システムコールを使用したドライバ開発知識を勉強する事になりますし、

「Linux や Windows」で「xxxUSBホストコントローラーなどの特定デバイスの一般的な」を知りたいなら、OSやライブラリの機能を使用したドライバのサンプルコードの勉強が適切な手段になります。

とにかく「システムコールを使うのではなくアセンブラレベル」が必須要求なら、「Linux や Windows」の条件を捨て、小型安価な1ボードマイコンで勉強が適切という事になりますが、最近は結局それらも組込み用の小型Linuxが使用されていることが普通なので、よほど特殊デバイスでもない限り「システムコールを使うのではなくアセンブラレベル」という条件は、「OSから自作」または「OSを使用しないような開発をしたい」というぐらいでない限り、他の条件と相いれないでしょうね。

まずは、自分が本当に何を勉強したいかを絞り込む(正確に把握する)と良いと思われます。

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+1

何のドライバを作るのか?によってだいぶ中身が変わってきます。

ただ単に、PCとマイコンをUSB経由でつなぎたいということだと、最近はカーネルレベルの部分はいじる必要がないようなライブラリ経由で、見た目独自のデバイスドライバができます。

Windowsのデバイスドライバは環境を作るのが大変なので、勉強ということならまずはLinuxでやったほうがいいと思います。

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  • 2016/06/11 20:15

    ありがとうございます

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面倒な話になるので、
検索ワード
Windows ddk サイト
で、検索できるサイトのコンテンツの、内容と意味が理解出来るなら、
市販のユーティリティを使わなくても、出来るでしょう。
⇒Windows 系では、直ぐにMSDN Pro 以上のライセンスが欲しくなるのは、
やっていくうちに、理解できるはずです。

比較的に、物が安く手に入り、作り易いと思われるのは、
Windows Sensor API 用のドライバかもしれません。
3端子の温度センサ、1Wireの湿度センサなどは
安く手に入れられます。
もっとも、デスクトップ、ノートにまんま繋げられるわけも無く
それなりのハードウェアの知識は必要です。
⇒もっとも安直なのは、USB接続可能なマイコンボードを使って、
マイコンボードのリモコンドライバを書く方法ですが、
誰も実装していないか?というと、実装があったりします。
安直に入手可能で、OSが動いてであれば、
Raspberry PI3 で、Linux系が
御勧めかもしれません。
対応するI/O関係の部品は、Amazonでも入手出来るようになってきましたので、
Alliexpress / Gearbest / Mouser / RS online / DigiKey 他で入手しなくても
済むかもしれません。
⇒マイコン系は安くなったとはいえ(古くは数100万~かかった)、
少なくとも、数万~は投資の必要があります。
何も道具を持っていない場合は、十数万は直ぐにかかりますので、注意してください。

初心者向けでは、Lチカ他色々あるでしょうが、
作って面白いのは、Aitendo のDSPラジオキット+マイコンボードでの自動チューニングとか
電子ブロックmini用マイコン⇒PCインターフェースとか
かも。

USB、Bluetooth、SDなどの様に関連テクノロジーを使って
商行為をすると、ライセンス料が発生する可能性があります。

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  • 2016/06/11 20:15

    ありがとうございます

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