Windows 10下实现可被WMI识别指定VID/PID的免费虚拟USB转COM方法

你此前使用com0com完成跨程序虚拟串口桥接的经验完全适用于无WMI设备校验的场景，但当前目标程序的设备识别逻辑完全依赖Windows系统WMI层的原生设备信息，常规无PNP能力的虚拟串口方案无法通过校验。
目标程序的两处WMI检测逻辑：

1. 订阅USB设备插入事件：

   this.USBInsertWatcher = new ManagementEventWatcher();
   WqlEventQuery wqlEventQuery1 = new WqlEventQuery("SELECT * FROM __InstanceCreationEvent WITHIN 2 WHERE TargetInstance ISA 'Win32_USBHub'");
   this.USBInsertWatcher.EventArrived += new EventArrivedEventHandler(this.OnUSBDeviceInserted);
   this.USBInsertWatcher.Query = (EventQuery) wqlEventQuery1;
   this.USBInsertWatcher.Start();
   

2. 主动遍历匹配目标串口：

   private string GetComPort()
   {
     using (ManagementObjectCollection instances = new ManagementClass("Win32_SerialPort").GetInstances())
     {
       foreach (ManagementBaseObject managementBaseObject in instances)
       {
         string str = managementBaseObject["PNPDeviceID"].ToString();
         if (str.Contains(this.vendorIdStr) && str.Contains(this.productIdStr))
           return managementBaseObject["DeviceID"].ToString();
       }
       return null;
     }
   }
   

常规虚拟串口方案的卡壳点：

• 无法触发带指定VID/PID的USB设备插入WMI事件，也无法在Win32_USBHub类中匹配到目标设备记录
• 生成的虚拟串口未在Win32_SerialPort类中注册带目标VID/PID的PNPDeviceID条目，且无法指定固定COM端口号

所有落地实现严格满足提出的三个约束：实体机原生运行、不修改原有目标程序二进制、完全免费。

需要模拟的不是单纯的串口数据通道，而是完整的USB转串口适配器的即插即用（PNP）设备链路，让系统WMI层上报的虚拟设备信息和真实物理设备完全一致，不存在任何可被目标程序检测到的差异。

• 使用免费的Windows Driver Kit（WDK）工具链，基于开源的WDF虚拟串口驱动代码编译带自定义参数能力的驱动程序，不需要从零开发驱动框架
• 配置驱动的核心参数：
  • 将虚拟设备的硬件ID设置为符合USB规范的格式，内嵌目标程序要求的VID、PID字符串，和真实USB转串口设备的PNPDeviceID格式完全一致，例如USB\VID_XXXX&PID_XXXX\SerialNum001
  • 为驱动生成的虚拟串口指定固定的COM端口号，避免系统随机分配端口导致的连接失败
• 在实体Windows机上启用测试签名模式：通过系统高级启动选项关闭强制驱动签名校验，无需购买商业代码签名证书即可加载自编译的虚拟驱动，完全无额外成本
• 打通数据链路：使用你已开发完成的C#虚拟设备程序，通过com0com的双向桥接能力连接上述虚拟驱动生成的固定COM端口，实现和目标程序的全双工数据传输

• 目标程序的USB插入事件订阅逻辑，会在虚拟驱动加载时收到和真实USB设备插入完全一致的WMI事件通知，事件携带的目标实例PNPDeviceID字段完全匹配要求的VID/PID
• 目标程序遍历Win32_SerialPort查找串口的逻辑，会直接命中虚拟驱动注册的串口条目，返回预先指定的固定COM端口号，全程不需要修改目标程序的任何代码或二进制内容
• 所有模拟逻辑都运行在系统驱动层，对上层应用完全透明，不存在应用层可检测的钩子或模拟痕迹

注意：该方案的模拟效果和虚拟机内部挂载虚拟硬件的效果完全一致，但完全运行在实体Windows系统上，不依赖任何虚拟化平台。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bastian