by fanxiushu 2017-10-27 轉(zhuǎn)載或引用請注明原始作者。

做這個(gè)驅(qū)動，寫這篇文章的目的就是因?yàn)閙acBook pro 2017版的觸摸板在windows平臺下難用，

于是決定重新開發(fā)macbook pro 2017觸摸板的windows驅(qū)動。

已經(jīng)開發(fā)好的驅(qū)動和源代碼下載地址：

GITHUB:?? https://github.com/fanxiushu/kmouse_filter-AppleSPITrack-driver

CSDN:?? http://download.csdn.net/download/fanxiushu/10047600

如下連接，
http://blog.csdn.net/fanxiushu/article/details/78186745
因?yàn)樾陆鼡Q的電腦是macbook pro 2017 13寸帶bar的機(jī)器，其他還能將就，
就是觸摸板難用，動不動就彈出右鍵菜單，經(jīng)常誤觸，
而且尤其不爽的是拖動時(shí)候，必須按住邊緣，另一只手指才能拖動，
觸摸板這么大，基本無法單手進(jìn)行拖動操作，需要另一個(gè)手的手指按住觸摸板邊緣，然后拖動。
雖然可以點(diǎn)擊兩次，第2次不離開觸摸板來拖動，但是非常不習(xí)慣這種手勢。
還是習(xí)慣傳統(tǒng)的食指按住觸摸板，中指來拖動（因?yàn)檫@種手勢更加接近按住鼠標(biāo)左鍵移動鼠標(biāo)的效果）。

像我這種經(jīng)常把電腦放到大腿上或者床上的人（反正就是不會老老實(shí)實(shí)的放到電腦桌上），
如果帶個(gè)鼠標(biāo)是很不方便的，只能依賴觸摸板來控制電腦。
而且我的要求也不高，不需要什么多手勢，只要觸摸板能盡量模擬鼠標(biāo)的效果就行了。
其實(shí)個(gè)人覺得windows本身的易操作性，使用鼠標(biāo)的效果就能控制操作系統(tǒng)的所有的東西了，
手勢多了我也記不住，每次切換不同手勢還得思考一下也挺累（也許是還沒習(xí)慣，也懶得去習(xí)慣了）。

基于以上各種原因，于是決定重新開發(fā)這款電腦的觸摸板驅(qū)動。
首先解釋一下“點(diǎn)按”和”輕點(diǎn)“：
按住或重壓，就是按下去，能聽到“噠”的一聲響；
”點(diǎn)按“就是“噠”的一聲按下去然后立馬彈上來，
還有一個(gè)就是”輕點(diǎn)“，就是手指接觸到觸摸板然后迅速離開。

我需要達(dá)到的效果也非常簡單明了，用兩根手指模擬鼠標(biāo)效果，操作整個(gè)系統(tǒng)。
1，首先一根手指按住觸摸板的任意位置（是任意位置而不是觸摸板邊緣），另一根手指在觸摸板上移動來達(dá)到拖動效果，
這就相當(dāng)于按住鼠標(biāo)左鍵，移動鼠標(biāo)的效果一樣。
2，一根手指輕點(diǎn)，相當(dāng)于鼠標(biāo)左鍵按下去然后立馬彈上來。
???? 一根手指按住觸摸板，相當(dāng)于按下鼠標(biāo)左鍵，從觸摸板彈上來相當(dāng)于彈出左鍵。
3，兩根手指同時(shí)輕點(diǎn)，相當(dāng)于鼠標(biāo)右鍵按下去然后立馬彈上來。
???? 一根手指按住觸摸板右邊四分之三到四分之四部分（是整個(gè)右邊３／４，而不是右下邊緣），相當(dāng)于按住鼠標(biāo)右鍵。
4，兩根手指同時(shí)在觸摸板移動，相當(dāng)于滾輪滾動。
5，另外再附加實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能：三指拖移。等于是第1個(gè)功能的效果：一個(gè)手指按住，另一個(gè)手指移動。
????? 這樣不重壓觸摸板的也能操作整個(gè)系統(tǒng)。

不模擬鼠標(biāo)的中間鍵按下效果，好像中間鍵沒啥用處。

以上就是我的簡單明了的要求，當(dāng)然習(xí)慣各種手勢的你可能并不贊同，甚至有點(diǎn)嗤之以鼻，然而這依然是我的簡單明了的要求。
重新開發(fā)的觸摸板驅(qū)動也只實(shí)現(xiàn)上邊的功能而已。

要重新開發(fā)macbook pro 2017年 13寸帶bar（以下簡稱mbp2017）的觸摸板的windows驅(qū)動，
首先需要解決兩件事：
一，采集mbp2017的觸摸板數(shù)據(jù)，
二，模擬開發(fā)鼠標(biāo)驅(qū)動。
第二個(gè)問題100%的確保能解決，使用HID模式的鼠標(biāo)驅(qū)動就可以了。
關(guān)鍵是第一個(gè)問題，如果不能采集和解析觸摸板的數(shù)據(jù)，基本就沒戲了，只能老老實(shí)實(shí)的使用那個(gè)難用的原裝驅(qū)動程序。
mbp2017的觸摸板數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)格式是沒有公開的，而且未來也很可能被蘋果公司改變，因此沒有通用性，
我測試的對應(yīng)bootcamp版本是 6.1.6813，對應(yīng)的觸摸板總線驅(qū)動的驅(qū)動日期是 2016/05/26, 版本 6.1.6500.0，
其他版本的沒測試過，所以不知道的數(shù)據(jù)格式是不是不同。

既然這個(gè)數(shù)據(jù)沒有公開，我們就必須要自己來采集和分析觸摸板的數(shù)據(jù)，
好在觸摸板這類設(shè)備本身的數(shù)據(jù)量不大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也應(yīng)該不會多復(fù)雜，只要Apple公司沒變態(tài)到做加密，估計(jì)是能解析出來的。
自己動手解析之前，先要搞清楚它的驅(qū)動運(yùn)行流程。
蘋果使用的SPI總線來傳輸觸摸板和鍵盤的數(shù)據(jù)，SPI總線接口，也是我在接觸mbp2017時(shí)候才發(fā)現(xiàn)還有這么一個(gè)玩意，真是孤陋寡聞了。
SPI 全稱Serial Peripheral Interface--串行外設(shè)接口， 最初是Motorola提出和開發(fā)的，它使用主從模式通訊，這點(diǎn)跟USB有點(diǎn)像，
同時(shí)通訊也很簡單，比RS232（串口）還簡單，所以不論軟件或硬件成本都比較低。
但是應(yīng)付鍵盤和觸摸板這類不需要大量通訊數(shù)據(jù)的器件完全足夠了。更詳細(xì)的關(guān)于SPI介紹，請查詢其他資料。
mbp2017的電腦windows驅(qū)動中關(guān)于SPI的，首先有個(gè)SPI總線驅(qū)動，在SPI總線驅(qū)動下掛載兩個(gè)位置，
位置1是鍵盤驅(qū)動，位置2才是觸摸板驅(qū)動。詳細(xì)可看下邊的圖示：


畫紅線的部分，在”系統(tǒng)設(shè)備“里邊的 “Apple SPI Device ” 就是總線驅(qū)動，它負(fù)責(zé)給鍵盤和觸摸板的功能驅(qū)動提供數(shù)據(jù)，
在“人體學(xué)輸入設(shè)備”里邊的“ Apple SPI Keyboard” 和 “ Apple SPI Trackpad” 對應(yīng)的就是 鍵盤的功能驅(qū)動和觸摸板的功能驅(qū)動，
再看“Apple SPI Trackpad” 的屬性， 它在總線驅(qū)動的位置是 2， 我們要做的事情，就是替換這個(gè)功能驅(qū)動，使用我們自己開發(fā)的驅(qū)動來代替。

另外我們順便看看這款電腦內(nèi)置的USB接口的設(shè)備，
上邊的藍(lán)線部分，在 “通用串行總線控制器” 里邊存在一個(gè)“Apple USB Composite Device”的復(fù)合設(shè)備，
這個(gè)復(fù)合設(shè)備管理著三個(gè)設(shè)備，“Apple Touch Bar”就是其中一個(gè)，這個(gè)就是multi-touch bar， 在windows平臺下沒啥用的雞肋。
另外兩個(gè)看下圖所示：


Apple USB Composite Device一共包含三個(gè)設(shè)備：
FaceTime HD Camera，
Apple Touch Bar，
USB接口的光感氛圍器，就是檢測環(huán)境光線強(qiáng)弱，從而自動調(diào)節(jié)屏幕的亮度。
看圖示的最下邊， bNumConfigurations 是 3， 也就是三個(gè)配置描述符，分別對應(yīng)這三種設(shè)備。

正如上篇文章所說的，在單純只安裝windows系統(tǒng)的時(shí)候，這個(gè)“Apple USB Composite Device” 設(shè)備不能被發(fā)現(xiàn)，
從而造成 攝像頭，multi-touch bar，和光感器件找不到，也不知道蘋果在設(shè)計(jì)硬件的時(shí)候搞了什么。
估計(jì)得保留安裝蘋果系統(tǒng)時(shí)候的那個(gè)EFI Parttion 分區(qū)，才能被識別，只是后來沒再折騰了，保留了MacOS系統(tǒng)。

再回到觸摸板驅(qū)動，我們打開注冊表，在 如下的位置：
HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Enum\SPI\VID_05ac&PID_0277&MI_02
能找到這個(gè)驅(qū)動的安裝信息，
注意：mbp2017 對應(yīng)的觸摸板的PID是0277， VID是05ac， 不同型號的，可能PID會不同，這個(gè)得看具體機(jī)器。


如上圖所示，在里邊的LowerFilters字段里是 蘋果的 AppleSPITrackpad驅(qū)動，
Service字段是 mshidkmdf ，從這信息，
我們立馬就知道 AppleSPITrackpad 是一個(gè)KMDF模型的驅(qū)動程序，并且屬于標(biāo)準(zhǔn)的HID的KMDF程序。
AppleSPITrackpad負(fù)責(zé)獲取上邊提到的 “Apple SPI Device" 總線驅(qū)動發(fā)上來的觸摸板數(shù)據(jù)，
并且解析模擬成標(biāo)準(zhǔn)的兼容windows的 HID鼠標(biāo)驅(qū)動數(shù)據(jù)。

AppleSPITrackpad在解析觸摸板數(shù)據(jù)時(shí)候，提供了讓人難以適應(yīng)（至少我比較難適應(yīng)）的鼠標(biāo)動作模擬，
因此重新開發(fā)這個(gè)驅(qū)動來解決這個(gè)問題。
至此，我們大致知道他們的驅(qū)動的工作流程了。

現(xiàn)在的任務(wù)首先就是獲取SPI總線驅(qū)動發(fā)上來的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)格式。
可以開發(fā)一個(gè)簡單的WDM 過濾驅(qū)動，掛載到 LowerFilters字段里邊的 AppleSPITrackpad 前邊。
這樣AppleSPITrackpad跟SPI總線驅(qū)動通訊的所有IRP請求都能被截獲到，從而就能獲取到觸摸板數(shù)據(jù)。
WDM Filter的開發(fā)可以查看我很早前的一篇文章：
http://blog.csdn.net/fanxiushu/article/details/8834385
當(dāng)然如果你能找到其他現(xiàn)成的工具來分析AppleSPITrackpad的通訊數(shù)據(jù)，會更快捷。

通過分析，AppleSPITrackpad發(fā)給SPI總線驅(qū)動四個(gè)請求：
IOCTL_HID_GET_DEVICE_DESCRIPTOR
IOCTL_HID_GET_DEVICE_ATTRIBUTES
IOCTL_HID_SET_FEATURE
IOCTL_HID_READ_REPORT
都是標(biāo)準(zhǔn)的HID請求命令，其中IOCTL_HID_SET_FEATURE 應(yīng)該是用于告訴SPI總線驅(qū)動開啟或者關(guān)閉觸摸板功能的。
最主要的就是 IOCTL_HID_READ_REPORT命令，這個(gè)就是獲取觸摸板數(shù)據(jù)。

分析在 bootcamp版本是 6.1.6813，對應(yīng)的觸摸板SPI總線驅(qū)動的驅(qū)動日期是 2016/05/26, 版本 6.1.6500.0，
（這里再次提到版本和日期，因?yàn)椴煌姹竞芸赡苁遣煌臄?shù)據(jù)格式，由于本人就一臺mac機(jī)器，無法測試其他情況）

數(shù)據(jù)格式結(jié)構(gòu)大致如下：
前46個(gè)字節(jié)是格式頭，接著每個(gè)手指占據(jù)30個(gè)字節(jié)。
比如 一個(gè)手指在觸摸板上，IOCTL_HID_READ_REPORT獲取到的數(shù)據(jù)長度是46 + 30 = 76個(gè)字節(jié)，
如果是兩個(gè)手指在觸摸板，IOCTL_HID_READ_REPORT獲取的長度是 46 + 30*2 = 106字節(jié)，以此類推。

前46個(gè)字節(jié)描述成c語言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)大致如下：
typedef unsigned char????????????? u8；
46 length
struct tp_protocol
{
??? u8????????????????? type;????? // unknown type? =2
??? u8????????????????? clicked;?? // 按住了觸摸板， 不管幾個(gè)按住，都是 1
??? u8????????????????? unknown1[5]; //
??? u8????????????????? is_finger;?? // 觸摸板有手指 1，當(dāng)離開瞬間，出現(xiàn) 0
??? u8????????????????? unknown2[8]; //
??? u8????????????????? unknown3[8]; // 未知，固定 00-01-07-97-02-00-06-00
??? u8????????????????? finger_data_length; // 手指數(shù)據(jù)總長度， 手指個(gè)數(shù)*30
??? u8????????????????? unknown4[5]; //
??? u8????????????????? finger_number; //手指個(gè)數(shù)
??? u8????????????????? Clicked; // 同上邊的clicked
??? u8????????????????? state;?? // 手指在上邊好像是 0x10， 手指離開瞬間最高設(shè)置 1，變成 0x80（0x90），最后離開后，還會出現(xiàn) 0x00
??? u8????????????????? state2;? // 手指在上邊 0x20，離開瞬間 變 0
??? u8????????????????? state3;? // 平時(shí)0， Clicked為 0x10
??? u8????????????????? zero;??? // 始終 0
??? u8????????????????? unknown5[10]; /
};

如上所示，其中unknown字段是 沒能解析出來的，不過后來發(fā)現(xiàn)就已知的字段已經(jīng)足夠模擬鼠標(biāo)動作了。

手指的30個(gè)字節(jié)的c語言結(jié)構(gòu)如下：
/ 30 length
struct tp_finger
{
??? short???????????? org_x; //按下后，這個(gè)數(shù)字不變，
??? short???????????? org_y; //
??? short???????????? x;???? //隨著手指移動改變，
??? short???????????? y;???? //
??? short ?????????? unknown[11];
};

其中unknown未知，org_x，org_y好像沒啥用，最有用的是 x，y。表示的是手指在觸摸板的坐標(biāo)位置。
整個(gè)觸摸板（13寸機(jī)器）測試下來，觸摸板范圍，最左邊大致是 -6300多， 左右邊坐標(biāo) 6800多，
最上邊坐標(biāo)7700左右，最下邊-200左右。這些都是用手指移動到邊界得出來的大致數(shù)據(jù)。

有了這些原始的觸摸板的數(shù)據(jù)，我們基本就能確定能實(shí)現(xiàn)自己的mbp2017的觸摸板驅(qū)動來模擬鼠標(biāo)操作了。

/
再來看看windows平臺下的HID驅(qū)動開發(fā)過程，
HID（Human Interface Device，人機(jī)接口設(shè)備）是一類設(shè)備總稱，用于提供人和電腦進(jìn)行交互的接口設(shè)備，
像最常用的鼠標(biāo)，鍵盤等，觸摸板，還有游戲使用的游戲桿等等。
像鼠標(biāo)鍵盤都是windows提供的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動，我們在開發(fā)HID驅(qū)動時(shí)候，填寫適當(dāng)?shù)腍ID描述符，
告訴windows我們開發(fā)的是一個(gè)HID的鼠標(biāo)或者HID鍵盤，windows自動就會給我們加載兼容的鼠標(biāo)鍵盤驅(qū)動。
同時(shí)我們在自己的HID驅(qū)動開發(fā)中正確響應(yīng) IOCTL_HID_XXX事件（主要是IOCTL_HID_READ_REPORT）
這個(gè)鼠標(biāo)鍵盤就能正常工作起來。看起來是非常簡單明了的。確實(shí)也是如此。
比如我們要虛擬鼠標(biāo)鍵盤，也使用HID來開發(fā)，比起掛鉤什么PS/2或者HOOK之類的做法，也顯得簡單和穩(wěn)定得多，
這個(gè)在以后開發(fā)的博客中會繼續(xù)闡述。

我們先看看WDM模型的HID開發(fā)過程，
首先在 DriverEntry中注冊
IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL， IRP_MJ_POWER， IRP_MJ_PNP 三個(gè)派遣函數(shù)，
然后填寫 HID_MINIDRIVER_REGISTRATION 結(jié)構(gòu)的參數(shù)，調(diào)用HidRegisterMinidriver注冊HID的小端口驅(qū)動，
這樣總體框架就建立起來了。
然后在 IRP_MJ_POWER和IRP_MJ_PNP派遣函數(shù)中，按部就班的實(shí)現(xiàn)電源管理和即插即用事件，
如果是真實(shí)HID設(shè)備，則要認(rèn)真實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)功能，如果是虛擬設(shè)備，則不用太在意，找個(gè)現(xiàn)成框架套上去就行，
接著就是核心處理事件 IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL，
在這個(gè)派遣函數(shù)中，一般處理
IOCTL_HID_GET_DEVICE_DESCRIPTOR
IOCTL_HID_GET_DEVICE_ATTRIBUTES
IOCTL_HID_READ_REPORT
三個(gè)事件就能讓鼠標(biāo)鍵盤跑起來，當(dāng)然處理的越多，功能越完善，但是HID的IOCTL命令也多不多到哪去。
是的，就是這么簡單的框架，
但是在這里，我們不打算使用WDM的框架，而使用的是 KMDF（WDF的內(nèi)核部分，就是對WDM的封裝 ）來開發(fā)。

KMDF就更加省事了，連 PNP和POWER也省略了，就只要關(guān)心 IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL 就可以了。
但是正如微軟自己所說，他們的WDF框架跟HID的minidriver小端口驅(qū)動在某些IO請求中存在沖突（IRP_MJ_POWER和IRP_MJ_PNP)
因此WDF框架不能直接橋接 HID的class driver和mini driver，他們使用了一個(gè)折中方案，
開發(fā)一個(gè) mshidkmdf的驅(qū)動來橋接WDF框架和classdriver，在此驅(qū)動中調(diào)用HidRegisterMinidriver 來注冊HID小端口驅(qū)動，
并且mshidkmdf作為服務(wù)安裝，而 我們開發(fā)的HID驅(qū)動則作為LowerFilters來安裝。詳細(xì)可查看如下鏈接：
?https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/hardware/ff540774
?這就是我們?yōu)楹卧谏厦娴膱D中看到蘋果的 AppleSPItrackpad觸摸板驅(qū)動變成了 Lowerfilters 的底層過濾驅(qū)動了。

最后看看我們開發(fā)KMDF模型的這款觸摸板驅(qū)動的流程：
首先在DriverEntry中，配置好參數(shù)，這里主要關(guān)心的是 EvtDeviceAdd 函數(shù)，
調(diào)用WdfDriverCreate 來初始化框架。
在EvtDeviceAdd 函數(shù)中，首先調(diào)用WdfFdoInitSetFilter 表明我們開發(fā)的是一個(gè)過濾驅(qū)動。
然后調(diào)用WdfDeviceInitAssignWdmIrpPreprocessCallback 注冊IRP_MN_QUERY_ID這個(gè)特殊查詢事件，
因?yàn)槲覀儽仨氝@么做，才能讓windows識別到我們的驅(qū)動ID，
對應(yīng)這塊觸摸板，我們還得注冊兩個(gè)電源事件，就是D0狀態(tài)（加電和掉電）轉(zhuǎn)換，
因?yàn)榧与娗闆r下，我們得通知SPI總線驅(qū)動，開啟蘋果的觸摸板驅(qū)動，掉電情況做些停止操作處理，
大致如下注冊電源事件：
//設(shè)置電源回調(diào)函數(shù)
??? WDF_PNPPOWER_EVENT_CALLBACKS_INIT(&pnpPowerCallbacks);
??? //設(shè)備處于工作（供電D0狀態(tài)）或者非工作狀態(tài)
??? pnpPowerCallbacks.EvtDeviceD0Entry = EvtDeviceD0Entry ;// 設(shè)備加電時(shí)候被調(diào)用
??? pnpPowerCallbacks.EvtDeviceD0Exit = EvtDeviceD0Exit;????? // 設(shè)備掉電時(shí)候被調(diào)用
??? WdfDeviceInitSetPnpPowerEventCallbacks(DeviceInit, &pnpPowerCallbacks); ///

然后就是創(chuàng)建過濾設(shè)備，創(chuàng)建IO隊(duì)列，一共兩個(gè)隊(duì)列，一個(gè)是默認(rèn)的IO隊(duì)列，用于處理 InternalDeviceControl請求，
一個(gè)是手動隊(duì)列，我們在處理 IOCTL_HID_READ_REPORT時(shí)候，需要入隊(duì)等待處理，
然后就是初始化一些相關(guān)變量等數(shù)據(jù)。
這里我們讀取SPI總線驅(qū)動的原始觸摸板數(shù)據(jù)，使用的是串行讀取，因此整個(gè)驅(qū)動創(chuàng)建一個(gè)全局的Request來重復(fù)使用，
在InternalDeviceControl 的 IOCTL_HID_GET_DEVICE_DESCRIPTOR，IOCTL_HID_GET_DEVICE_ATTRIBUTES
中我們把事先準(zhǔn)備好的HID的鼠標(biāo)描述符，屬性等信息報(bào)告給classdriver，?
然后接收到 IOCTL_HID_READ_REPORT命令時(shí)候調(diào)用WdfRequestForwardToIoQueue 加到手動的IO隊(duì)列。

當(dāng)EvtDeviceD0Entry函數(shù)被調(diào)用（就是設(shè)備加電了），發(fā)起全局的Request對SPI總線驅(qū)動的讀取操作，
同時(shí)設(shè)置這個(gè)Request的完成回調(diào)函數(shù)，在完成函數(shù)中分析處理讀取到的觸摸板數(shù)據(jù)，處理完成后接著繼續(xù)發(fā)起對觸摸板數(shù)據(jù)的讀取。
?
更詳細(xì)的請查看稍后發(fā)布到GITHUB和CSDN上的源代碼和驅(qū)動程序。

驅(qū)動實(shí)現(xiàn)的功能一個(gè)5個(gè)（如上邊所說）
1，一個(gè)手指按住觸摸板任意位置，另一個(gè)手指移動來達(dá)到拖動效果
2，一個(gè)手指輕點(diǎn)或者一個(gè)手指按下觸摸板，模擬鼠標(biāo)左擊
3，兩個(gè)手指輕點(diǎn)，或者一個(gè)手指按住觸摸板右邊3/4-4/4位置，模擬鼠標(biāo)右擊
4，雙指同時(shí)移動來模擬滾輪滾動
5，三指拖移。

如果你已經(jīng)適應(yīng)了蘋果的觸摸板windows的手勢行為，則無需留意本文的內(nèi)容。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的MacBook Pro 2017 13寸版 触摸板windows驱动开发（开发HID鼠标键盘驱动之一）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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