PCI傳輸卡的WDM驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

摘要：介紹了在Windows2000操作系統(tǒng)下，使用DriverStudio軟件編寫(xiě)符合WDM模式的PCI數(shù)據(jù)傳輸卡驅(qū)動(dòng)程序，并詳細(xì)分析了一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。

ＰＣＩ總線規(guī)范是為提高微機(jī)總線的數(shù)據(jù)傳輸速度而制定的一種局部總線標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)自行開(kāi)發(fā)的基于ＰＣＩ總線的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備時(shí)，需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。通常開(kāi)發(fā)ＰＣＩ設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序有多種模式，在Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００環(huán)境下，主要采用ＷＤＭ模式。本文針對(duì)自行開(kāi)發(fā)的基于ＰＣＩ總線的ＣＣＤ視頻信號(hào)傳輸控制卡，編寫(xiě)了符合ＷＤＭ模式的驅(qū)動(dòng)程序。

１ ＷＤＭ模式驅(qū)動(dòng)程序

１．１ ＷＤＭ模式（Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｄｅｌ）

Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００對(duì)驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)不再基于以往的Ｗｉｎ３．ｘ和Ｗｉｎ９ｘ下的ＶｘＤ（虛擬設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序）結(jié)構(gòu)，而是基于一種新的驅(qū)動(dòng)模型——ＷＤＭ（Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｄｅｌ）。

ＷＤＭ為Ｗｉｎｄｏｗｓ９８／２０００／ＸＰ操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)提供了統(tǒng)一的框架。ＷＤＭ來(lái)源于Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ的分層３２位設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序模型（ｌａｙｅｒｅｄ ３２－ｂｉｔ ｄｅｖｉｃｅ ｄｒｉｖｅｒ ｍｏｄｅｌ）。它支持更多的特性，如即插即用（ＰｎＰ）、電源管理、ＷＭＩ和ＮＴ事件。

１．２ 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，它由Ｉ／Ｏ管理器（Ｉ／Ｏ Ｍａｎａｇｅｒ）管理和調(diào)動(dòng)。Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００操作系統(tǒng)下的Ｉ／Ｏ管理器功能描述如圖１所示。

Ｉ／Ｏ管理器每收到一個(gè)來(lái)自用戶應(yīng)用程序的請(qǐng)求就創(chuàng)建一個(gè)Ｉ／Ｏ請(qǐng)求包（ＩＲＰ）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并將其作為參數(shù)傳遞給驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)識(shí)別ＩＲＰ中的物理設(shè)備對(duì)象（ＰＤＯ）來(lái)區(qū)別是發(fā)送給哪一個(gè)設(shè)備。ＩＲＰ結(jié)構(gòu)中存放請(qǐng)求的類型、用戶緩沖區(qū)的首地址、用戶請(qǐng)求數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度等信息。驅(qū)動(dòng)程序處理完這個(gè)請(qǐng)求后，在該結(jié)構(gòu)中填入處理結(jié)果的有關(guān)信息，調(diào)用ＩｏＣｏｍｐｌｅｔｅＲｅｑｕｅｓｔ將其返回給 Ｉ／Ｏ管理器，用戶應(yīng)用程序的請(qǐng)求隨即返回。訪問(wèn)硬件時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)調(diào)用硬件抽象層的函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

１．３ ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ工具簡(jiǎn)介

ＮｕＭｅｇａ Ｌａｂ公司開(kāi)發(fā)的ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ是一整套開(kāi)發(fā)、調(diào)試和檢測(cè)Ｗｉｎｄｏｗｓ平臺(tái)下設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的工具軟件包。它把ＤＤＫ（Ｄｅｖｉｃｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｋｉｔ）封裝成完整的Ｃ＋＋函數(shù)庫(kù)，根據(jù)具體硬件通過(guò)向?qū)�生成框架代碼，并且提供了一套完整的調(diào)試和性能測(cè)試工具ＳｏｆｔＩＣＥ、ＤｒｉｖｅｒＭｏｎｉｔｏｒ等。

２ 應(yīng)用實(shí)例

本文利用ＰＣＩ專用接口芯片ＰＣＩ９０５２設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸控制卡�？ㄉ现饕�的芯片有ＰＣＩ９０５２、ＦＩＦＯ（ＣＹ７Ｃ４２２１）、ＣＰＬＤ（ＭＡＸ７０６４Ｓ）和Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器（ＭＡＸ１１９７）。傳輸卡硬件框圖如圖２所示。面陣ＣＣＤ得到的視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理電路，生成的視頻調(diào)理信號(hào)通過(guò)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化處理，送入ＦＩＦＯ中。在ＣＰＬＤ的控制下，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)ＰＣＩ９０５２送入ＰＣＩ總線，再傳送到計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，并顯示在監(jiān)視器上。驅(qū)動(dòng)程序必須實(shí)現(xiàn)如下幾個(gè)基本功能：（１）硬件中斷；（２）能支持應(yīng)用程序獲取數(shù)據(jù)；（３）能根據(jù)外部ＦＩＦＯ（ＣＹ７Ｃ４２２１）的狀態(tài)啟動(dòng)或停止突發(fā)傳輸。

在數(shù)據(jù)輸入過(guò)程中，最重要的是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，因此需要硬件中斷。在中斷程序中，根據(jù)外部ＦＩＦＯ狀態(tài)完成數(shù)據(jù)的讀入。

２．１ 用ＤｒｉｖｅｒＷｉｚａｒｄ生成驅(qū)動(dòng)程序框架

ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ中的ＤｒｉｖｅｒＷｏｒｋｓ軟件為開(kāi)發(fā)ＷＤＭ程序提供了一個(gè)完整的框架。它包含一個(gè)可快速生成ＷＤＭ驅(qū)動(dòng)程序框架的代碼生成向?qū)Чぞ撸模颍椋觯澹颍祝椋�ａｒｄ，而且還帶有許多類庫(kù)。在用ＤｒｉｖｅｒＷｉｚａｒｄ生成的程序框架中寫(xiě)入相對(duì)于設(shè)備的特定代碼，編譯后即可得到所需的驅(qū)動(dòng)程序。

在利用ＤｒｉｖｅｒＷｏｒｋｓ Ｖ２．７的向?qū)В模颍椋觯澹?Ｗｉｚａｒｄ完成驅(qū)動(dòng)程序的框架時(shí)共有１１個(gè)步驟，其中關(guān)鍵步驟有：

（１）在第四步中選中ＰＣＩ，并在ＶｅｎｄｏｒＩＤ和ＤｅｖｉｃｅＩＤ中分別輸入廠商號(hào)和設(shè)備號(hào)，還需填入ＰＣＩ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ ＩＤ和ＰＣＩ Ｒｅｖｉｓｉｏｎ ＩＤ。這四項(xiàng)可以用網(wǎng)上的免費(fèi)軟件ＰＣＩＴｒｅｅ或ＰＣＩＶｉｅｗ瀏覽ＰＣＩ設(shè)備，用這兩個(gè)軟件也可以得到ＢＡＲ０～ＢＡＲ５的資源分配情況和中斷號(hào)。

（２）第七步ＩＲＰ隊(duì)列排隊(duì)方法，它決定了驅(qū)動(dòng)程序檢查設(shè)備的方式。本設(shè)計(jì)選ＳｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｄ，則所有的ＩＲＰ排隊(duì)都由系統(tǒng)（即Ｉ／Ｏ管理器）完成。

（３）第九步是最關(guān)鍵的一步。首先在Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ中添加資源，在ｎａｍｅ中輸入變量名，在ＰＣＩ Ｂａｓｅ Ａｄｄｒｅｓｓ中輸入０～５的序列號(hào)。０～５和ＢＡＲ０～ＢＡＲ５一一對(duì)應(yīng)。在設(shè)置中斷對(duì)話框中，在ｎａｍｅ欄寫(xiě)入中斷服務(wù)程序的名稱，選中創(chuàng)建中斷服務(wù)程序ＩＳＲ?穴Ｃｒｅａｔｅ ＩＳＲ?雪，不選創(chuàng)建延遲程序調(diào)用ＤＰＣ（Ｃｒｅａｔｅ ＤＰＣ），選中Ｍａｋｅ ＩＳＲ／ＤＰＣ ｃｌａｓｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，使ＩＳＲ／ＤＰＣ成為設(shè)備類的成員函數(shù)。

其次選中Ｂｕｆｆｅｒ以選取讀寫(xiě)方式，用于描述與Ｉ／Ｏ操作相關(guān)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。本設(shè)計(jì)需要快速傳送大量數(shù)據(jù)，因此采用Ｄｉｒｅｃｔ Ｉ／Ｏ方式。

（４）在第十步中，需要加入與應(yīng)用程序或者其他驅(qū)動(dòng)程序通信的Ｉ／Ｏ控制代碼參量。

２．２ 驅(qū)動(dòng)程序模塊框圖和代碼分布

ＰＣＩ設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序模塊包括配置空間的訪問(wèn)模塊、ＩＯ端口模塊、內(nèi)存讀寫(xiě)模塊和終端模塊等。各模塊之間是對(duì)等的。驅(qū)動(dòng)程序模塊框圖如圖３所示。

驅(qū)動(dòng)程序初始化模塊代碼段放在＃ｐｒａｇｍａ ｃｏｄｅ＿ｓｅｇ（″ＩＮＴ″）和＃ｐｒａｇｍ

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