PCI傳輸卡的WDM驅(qū)動程序設計

ＰＣＩ總線規(guī)范是為提高微機總線的數(shù)據(jù)傳輸速度而制定的一種局部總線標準。在設計自行開發(fā)的基于ＰＣＩ總線的數(shù)據(jù)傳輸設備時，需要開發(fā)相應的設備驅(qū)動程序。通常開發(fā)ＰＣＩ設備驅(qū)動程序有多種模式，在Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００環(huán)境下，主要采用ＷＤＭ模式。

　　本文針對自行開發(fā)的基于ＰＣＩ總線的ＣＣＤ視頻信號傳輸控制卡，編寫了符合ＷＤＭ模式的驅(qū)動程序。 １ ＷＤＭ模式驅(qū)動程序 １．１ ＷＤＭ模式（Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｄｅｌ） Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００對驅(qū)動程序的編寫不再基于以往的Ｗｉｎ３．ｘ和Ｗｉｎ９ｘ下的ＶｘＤ（虛擬設備驅(qū)動程序）結構，而是基于一種新的驅(qū)動模型――ＷＤＭ（Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｄｅｌ）。

　?。祝模蜑椋祝椋睿洌铮鳎螅梗福玻埃埃埃兀胁僮飨到y(tǒng)的設備驅(qū)動程序的設計提供了統(tǒng)一的框架。ＷＤＭ來源于Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ的分層３２位設備驅(qū)動程序模型（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 設備驅(qū)動程序 設備驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)的一個組成部分，它由Ｉ／Ｏ管理器（Ｉ／Ｏ Ｍａｎａｇｅｒ）管理和調(diào)動。Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００操作系統(tǒng)下的Ｉ／Ｏ管理器功能描述如圖１所示。

　　 Ｉ／Ｏ管理器每收到一個來自用戶應用程序的請求就創(chuàng)建一個Ｉ／Ｏ請求包（ＩＲＰ）的數(shù)據(jù)結構，并將其作為參數(shù)傳遞給驅(qū)動程序。驅(qū)動程序通過識別ＩＲＰ中的物理設備對象（ＰＤＯ）來區(qū)別是發(fā)送給哪一個設備。ＩＲＰ結構中存放請求的類型、用戶緩沖區(qū)的首地址、用戶請求數(shù)據(jù)的長度等信息。驅(qū)動程序處理完這個請求后，在該結構中填入處理結果的有關信息，調(diào)用ＩｏＣｏｍｐｌｅｔｅＲｅｑｕｅｓｔ將其返回給 Ｉ／Ｏ管理器，用戶應用程序的請求隨即返回。訪問硬件時，驅(qū)動程序通過調(diào)用硬件抽象層的函數(shù)實現(xiàn)。

　?。保?ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ工具簡介 ＮｕＭｅｇａ Ｌａｂ公司開發(fā)的ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ是一整套開發(fā)、調(diào)試和檢測Ｗｉｎｄｏｗｓ平臺下設備驅(qū)動程序的工具軟件包。它把ＤＤＫ（Ｄｅｖｉｃｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｋｉｔ）封裝成完整的Ｃ＋＋函數(shù)庫，根據(jù)具體硬件通過向?qū)煽蚣艽a，并且提供了一套完整的調(diào)試和性能測試工具ＳｏｆｔＩＣＥ、ＤｒｉｖｅｒＭｏｎｉｔｏｒ等。

　　 ２ 應用實例 本文利用ＰＣＩ專用接口芯片ＰＣＩ９０５２設計了一個數(shù)據(jù)傳輸控制卡?？ㄉ现饕男酒校校茫桑梗埃担?、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得到的視頻信號經(jīng)過調(diào)理電路，生成的視頻調(diào)理信號通過Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器進行數(shù)字化處理，送入ＦＩＦＯ中。在ＣＰＬＤ的控制下，數(shù)據(jù)經(jīng)過ＰＣＩ９０５２送入ＰＣＩ總線，再傳送到計算機內(nèi)存中，并顯示在監(jiān)視器上。

　　驅(qū)動程序必須實現(xiàn)如下幾個基本功能：

　　（１）硬件中斷；

　?。ǎ玻┠苤С謶贸绦颢@取數(shù)據(jù)；

　　（３）能根據(jù)外部ＦＩＦＯ（ＣＹ７Ｃ４２２１）的狀態(tài)啟動或停止突發(fā)傳輸。 在數(shù)據(jù)輸入過程中，最重要的是對數(shù)據(jù)進行實時控制，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。

　?。玻?用ＤｒｉｖｅｒＷｉｚａｒｄ生成驅(qū)動程序框架 ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ中的ＤｒｉｖｅｒＷｏｒｋｓ軟件為開發(fā)ＷＤＭ程序提供了一個完整的框架。它包含一個可快速生成ＷＤＭ驅(qū)動程序框架的代碼生成向?qū)Чぞ撸模颍椋觯澹颍祝椋幔颍?，而且還帶有許多類庫。

　　在用ＤｒｉｖｅｒＷｉｚａｒｄ生成的程序框架中寫入相對于設備的特定代碼，編譯后即可得到所需的驅(qū)動程序。 在利用ＤｒｉｖｅｒＷｏｒｋｓ Ｖ２．７的向?qū)В模颍椋觯澹?Ｗｉｚａｒｄ完成驅(qū)動程序的框架時共有１１個步驟，其中關鍵步驟有：

?。ǎ保┰诘谒牟街羞x中ＰＣＩ，并在ＶｅｎｄｏｒＩＤ和ＤｅｖｉｃｅＩＤ中分別輸入廠商號和設備號，還需填入ＰＣＩ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ ＩＤ和ＰＣＩ Ｒｅｖｉｓｉｏｎ ＩＤ。這四項可以用網(wǎng)上的免費軟件ＰＣＩＴｒｅｅ或ＰＣＩＶｉｅｗ瀏覽ＰＣＩ設備，用這兩個軟件也可以得到ＢＡＲ０～ＢＡＲ５的資源分配情況和中斷號。

　 （２）第七步ＩＲＰ隊列排隊方法，它決定了驅(qū)動程序檢查設備的方式。本設計選ＳｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｄ，則所有的ＩＲＰ排隊都由系統(tǒng)（即Ｉ／Ｏ管理器）完成。

?。ǎ常┑诰挪绞亲铌P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。０～５和ＢＡＲ０～ＢＡＲ５一一對應。在設置中斷對話框中，在ｎａｍｅ欄寫入中斷服務程序的名稱，選中創(chuàng)建中斷服務程序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成為設備類的成員函數(shù)。

　　 其次選中Ｂｕｆｆｅｒ以選取讀寫方式，用于描述與Ｉ／Ｏ操作相關的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。本設計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，需要加入與應用程序或者其他驅(qū)動程序通信的Ｉ／Ｏ控制代碼參量。 ２．２ 驅(qū)動程序模塊框圖和代碼分布 ＰＣＩ設備驅(qū)動程序模塊包括配置空間的訪問模塊、ＩＯ端口模塊、內(nèi)存讀寫模塊和終端模塊等。

　　各模塊之間是對等的。驅(qū)動程序模塊框圖如圖３所示。 驅(qū)動程序初始化模塊代碼段放在＃ｐｒａｇｍａ ｃｏｄｅ＿ｓｅｇ（″ＩＮＴ″）和＃ｐｒａｇｍａ ｃｏｄｅ＿ｓｅｇ（）之間。在系統(tǒng)初始化完成后，這部分代碼從內(nèi)存中釋放，防止占用系統(tǒng)寶貴的內(nèi)存資源。＃ｐｒａｇｍａ ｃｏｄｅ＿ｓｅｇ（）之后是驅(qū)動程序和系統(tǒng)的許多模塊的實現(xiàn)部分。這部分在驅(qū)動程序運行后不會從內(nèi)存中釋放。