簡(jiǎn)化PCI總線協(xié)議的實(shí)現(xiàn)以及FPGA驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

　　地址譯碼模塊主要檢測(cè)PCI地址與本PCI卡的基地址是否匹配，可以通過AD[31:00]信號(hào)線上的值與設(shè)備的基地址作比較判斷。如果PCI地址落在設(shè)置的基地址范圍內(nèi)，則PCI卡響應(yīng)當(dāng)前的總線操作。

　　命令譯碼模塊指示PCI卡響應(yīng)不同的總線命令，通過檢測(cè)C/BE[3:0]#信號(hào)線上的值，與表1列出的總線命令作比較，完成命令譯碼。

3 Windows9x系統(tǒng)下驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)

　　對(duì)PCI設(shè)備而言，驅(qū)動(dòng)程序提供了獲取PCI卡的配置空間信息、勾掛PCI中斷、總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。本文介紹使用Numega公司的VtooIsD軟件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的方法。

　　3.1 尋找PCI卡并讀取配置空間信息

　　配置空間包含了系統(tǒng)初始化PCI設(shè)備所必需的信息，首先需要遍歷整個(gè)硬件樹結(jié)構(gòu)來尋找指定的PCI設(shè)備。對(duì)于每一個(gè)設(shè)備，比較其廠商號(hào)（Vendor ID）和設(shè)備編號(hào)（Device ID），如果與設(shè)計(jì)的PCI卡的信息匹配，則讀取它的配置空間信息。

　　3.2 I/O方式下的讀寫操作

　　I/O方式下的讀寫比較簡(jiǎn)單。在得到PCI設(shè)備基地址信息后，通過C++語(yǔ)言中的端口讀寫函數(shù)inpd和outpd即可完成。舉例如下：

　　Temp=_inpd(gBaseAddresses);//Temp中得到讀出的數(shù)據(jù)

　　_outpd(gBaseAddresses,Data)；//向基地址寫入數(shù)據(jù)

　　其中，gBaseAddresses為基地址值，Data為寫操作時(shí)的數(shù)據(jù)。

　　3.3 內(nèi)存方式下的讀寫

　　對(duì)于內(nèi)存方式下的讀寫，一個(gè)重要問題就是地址的映射。因?yàn)橛布O(shè)備讀寫的是物理內(nèi)存，但應(yīng)用程序讀寫的是虛擬地址，所以存在著將物理內(nèi)存地址映射到用戶程序線性地址的問題。

　　映射功能通過調(diào)用VtoolsD軟件的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)完成。根據(jù)給定的物理地址和所要求的空間大小，在系統(tǒng)內(nèi)存中分配相應(yīng)空間。首先，用PageReserve函數(shù)分配當(dāng)前保留頁(yè)的線性地址空間，再利用PageCommitPhys函數(shù)的服務(wù)對(duì)開始的線性地址空間分配相應(yīng)的物理地址空間。程序如下：

ULONG nPages=_NPAGES_(PhysAddress,SizeInByte)；
Linear=PageReserve(PR_SYSTEM,nPages,PR_FIXED);
PageCommitPhys(PAGENUM(Linear),nPages,PAGENUM
(PhysAddress),PC_INCR|PC_WRITEABLE|PC_USER);
LinPageLock(PAGENUM(Linear),nPages,0);

　　其中，PhysAddress為給定的物理地址，SizeInBytes為需要的空間大小。

　　建立了物理RAM到系統(tǒng)內(nèi)存的映射后，就可以利用C++語(yǔ)言中的文件操作基類CFile類完成數(shù)據(jù)的讀寫。首先使用CFile類的成員函數(shù)Open打開文件，為保證數(shù)據(jù)讀寫的準(zhǔn)確無誤，必須使用二進(jìn)制方式打開；接下來使用Read和Write成員函數(shù)進(jìn)行文件讀寫；完畢后用Close成員函數(shù)關(guān)閉文件。

　　3.4 中斷的勾掛和處理

　　首先在ON_DEVICE_INIT函數(shù)中完成中斷的初始化。即通過前面讀取的PCI設(shè)備的中斷號(hào)，使用VPICD_Virtualize_IRQ函數(shù)進(jìn)行中斷勾掛，外調(diào)用VPICD_Physically_Unmask函數(shù)開中斷。

　　RTCIRQHandle=VPICD_Virtualize_IRQ(IRQdesc)；

　　VPICD_Physically_Unmask（RTCIRQHandle）；

　　然后在RTCInt_Handler函數(shù)中進(jìn)行中斷處理，可以進(jìn)行各種操作，例如向應(yīng)用程序發(fā)送自定義的消息來通知中斷的發(fā)生。

3.5 與應(yīng)用程序的通信

　　一般地，應(yīng)用程序通過CreateFile函數(shù)調(diào)用VxD驅(qū)動(dòng)程序，得到一個(gè)VxD的文件句柄。使用如下的語(yǔ)句可以打開一個(gè)名為mydriver.VXD的文件，得到的句柄保存在hVxD中。

　　hVxD=CreateFile(.mydriver.VXD,0,0,0,CREATE-NEW,FILE-FLAG-DELETE-ON-CLOSE,0)；

　　通過句柄hVxD和DeviceIoControl函數(shù)就可以與驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

　　本文采用ALTERA公司的FLEX6000系列芯片，型號(hào)為EPF6016TC144-3，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)化的從設(shè)備模式PCI協(xié)議，并在Windows9x系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)工作良好。資源占用情況如下：可用I/O引腳113根，占用51根，占用率45%；可用邏輯單元數(shù)1320個(gè)，占用151個(gè)，占用率11%。

　　簡(jiǎn)化的PCI協(xié)議的實(shí)現(xiàn)占用較少的邏輯資源，可以靈活方便地進(jìn)行功能添加和改進(jìn)，同時(shí)可以在同一塊芯片中集成其他用戶模塊，實(shí)現(xiàn)不同功能，以降低成本。目前，本系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在數(shù)據(jù)采集處理、圖像處理等方面。