VB環(huán)境下實(shí)現(xiàn)PCI設(shè)備底層訪問的兩種方法

摘要：介紹了在VB開發(fā)環(huán)境下，對(duì)PCI設(shè)備進(jìn)行底層訪問的兩種方法：一種是通過用用戶自己編寫的動(dòng)態(tài)連接庫(kù)（DLL）實(shí)現(xiàn)，二是利用WINDRIVER提供的VB運(yùn)行庫(kù)編寫直接訪問硬件接口函數(shù)，并對(duì)兩種方法行了比較。

關(guān)鍵詞：WINDRIVER PCI 動(dòng)態(tài)連接庫(kù) 應(yīng)用程序接口

VB集成化編程語(yǔ)言一種功能強(qiáng)大而容易上手的開發(fā)工具，在用戶界面、數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體、網(wǎng)絡(luò)編程等方面，VB可謂得心應(yīng)手。然而VB有限的硬件編程能力以又使得許多硬件開發(fā)者對(duì)此深感無奈。尤其在工業(yè)控制，測(cè)控技術(shù)等領(lǐng)域，自行設(shè)計(jì)開發(fā)的I／O卡，數(shù)據(jù)采集卡等在WIN32下的驅(qū)動(dòng)常常需要借助DDK，VtooIsD等工具進(jìn)行艱苦而又長(zhǎng)期的內(nèi)核模式開發(fā)。本文介紹了在VB開發(fā)環(huán)境下訪問PCI設(shè)備的方法。對(duì)于其他設(shè)備，方法與此大同小異。

在VB開發(fā)環(huán)境下，用戶要訪問諸如數(shù)據(jù)采集卡之類硬件上的PCI設(shè)備，一般來說有兩種途徑：一是直接訪問，即用VB直接編寫訪問PCI設(shè)備的接口函數(shù)（這種方法要有相關(guān)軟件的支持）；二是間接訪問，即VB調(diào)用其它編程語(yǔ)言（如匯編，C／C＋＋等）寫的底層驅(qū)動(dòng)模塊（一般封裝成動(dòng)態(tài)連接庫(kù)DLL的形式）實(shí)現(xiàn)。

1 PCI總線的配置空間

PCI規(guī)范定義了三種地址空間，除了存儲(chǔ)器和I／O地址空間外，為支持PCI設(shè)備系統(tǒng)資源的自動(dòng)配置，還定義了配置地址空羊。

PCI總線的配置空間由256個(gè)字節(jié)組成，分為預(yù)定首區(qū)和設(shè)備關(guān)聯(lián)區(qū)。預(yù)定首區(qū)包括開始64個(gè)字節(jié)，對(duì)所有的PCI設(shè)備來說，都必須支持該區(qū)的設(shè)置；設(shè)備關(guān)聯(lián)區(qū)的寄存器有不同的的PCI設(shè)備廠家自己定義。

配置空間的預(yù)定的首區(qū)分兩個(gè)部分，前16個(gè)字節(jié)的定義對(duì)各類PCI設(shè)備而言都是相同的，后48個(gè)字節(jié)空間根據(jù)設(shè)備支持的功能有不同的分配。首區(qū)類型定義了該空間的分配情況（目前只有一種類型00H）。表1是首區(qū)的組織結(jié)構(gòu)。

所有的PCI設(shè)備必須支持首區(qū)的供應(yīng)商ID、設(shè)備ID、指令和狀態(tài)區(qū)。對(duì)于其他寄存器的使用可根據(jù)設(shè)備的楞能來選擇。對(duì)于不同的PCI設(shè)備，其供應(yīng)商ID由PCI SIG分配以確保唯一性，而設(shè)備ID則由供應(yīng)商自己分配。

2 PCI設(shè)備的配置過程

PCI總線的配置空間規(guī)范保證了所有PCI設(shè)備對(duì)“即插即用”的支持。

系統(tǒng)在上電后，“即插即用”BIOS通過隔離算法讀取每一個(gè)“即插即用”設(shè)備的資源申請(qǐng)數(shù)據(jù)，并分配相應(yīng)的系統(tǒng)資源，同時(shí)檢查資源的沖突情況，然后引導(dǎo)、加載操作系統(tǒng)，并將控制權(quán)交給操作系統(tǒng)；如果加載的是“即插即用”操作系統(tǒng)（WINDOWS 95及以后版本），那么操作系統(tǒng)將接管系統(tǒng)的資源管理權(quán)，它首先從BIOS讀取“即插即用”設(shè)備的資源配置信息，并仲載資源沖突情況，然后配置BIOS尚未配置的“即插即用”設(shè)備，將設(shè)備的配置信息寫入配置管理器，最后激活無資源沖突的“即插即用”設(shè)備，裝載相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。

對(duì)于PCI設(shè)備來說，系統(tǒng)完成引導(dǎo)之后，除了將資源的分配寫入系統(tǒng)的配置管理器外，還寫入了相應(yīng)的PCI配置寄存器。程序可以通過直接讀取設(shè)備的配置寄存器來得到設(shè)備的I／O，存儲(chǔ)器等資源配置情況。

3 VB下PCI設(shè)備的訪問

驅(qū)動(dòng)程序訪問PCI設(shè)備的過程一般包括掃描PCI總線，相找指定的PCI設(shè)備，確定I／O等資源分配情況，進(jìn)行I／O、存儲(chǔ)器、中斷以及DMA等操作。VB本身并不能實(shí)現(xiàn)上述對(duì)PCI設(shè)備的訪問過程，下面介紹在VB下通過其他途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)PCI設(shè)備的訪問。

3．1 VB直接訪問

WINDRIVER為VB只提供了非常有限的I／O訪問能務(wù)（如串口通信），在VB下直接訪問PCI設(shè)備時(shí)需要借助其它軟件。目前WINDRIVER是KEFTech公司主推產(chǎn)品，是許多PCI廠家所推薦的首選驅(qū)動(dòng)器程序開發(fā)工具。

WINDRIVER為VB 4.0以上版本提供了一個(gè)類模塊（WINDRIVER.CLS），利用這個(gè)類模塊，用戶可以手工編寫自己需的接口函數(shù)來訪問相應(yīng)的設(shè)備。下面以具體例子來說明WINDRIVER.CLS的使用方法。

3.1.1 掃描PCI總線得到指設(shè)備的數(shù)目

利用WINDRIVER.CLS提供的應(yīng)用程序接口函數(shù)（APIs），編寫一個(gè)掃描PCI總線，獲得指定PCI設(shè)備數(shù)目的函數(shù)下：

Function GetCardsNum (dwVendorID As)

Long, dwDeviceID As Long) As Integer

Dim pciScan As WD_PCI_SCAN_CARDS

Dim hWD As Long

HWD = WD_Open()

If Hwd =INVALID_HANDLE_VALUE Then

MsgBox 設(shè)備打開出錯(cuò)

Exit Function

End If

PciScan.searchId.dwVendorId =

DwVendorID

pciScan .searchId.dwDeviceID =

dwDeviceID

WD_PciScanCards hWD, pciScan

WD_Close (hWD)

GetCardsNum = pciScan.dwCards

End Function

該函數(shù)可以通過輸入?yún)?shù)：PCI設(shè)備的供應(yīng)商ID和設(shè)備ID得到所需的PCI設(shè)備數(shù)目。如查找AMCC公司的PCI適配芯片S5933，則輸入?yún)?shù)為：H10E8和H4750。

下面例子用于讀寫S5933的PCI配置寄存器。在工程的全局模塊中需要先定義下列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)設(shè)備必須處于打開狀態(tài)。

Type AMCC＿INNTERRUPT

Int As WD_INTERRUPT

HThread As Long

Trans（O To 1）As WD_Transfer

End Type

Type AMCC_ADDR_DESC

dwLocalBase As Long

dwMask As Long

dwBytes As Long

dsAddr As Long

dwAddrDirect As Long

flsMemory As Boolean

End Type

Type AMCC_STRUCT

HWD As Long

CardLock As WD_CARD

PciSlot As WD_PCI_SLOT

CardReg As WD_CARD_REGISTER

AddrDesc(0 To AD_PCI_BARS－1)As

AMCC_ADDR_DESC

fUseInt As Boolean

int As AMCC_INTERRUPT

End Type

3.1.2 讀寫PCI配置寄存器

完成以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義后，用下面的函數(shù)可寫S5933的PCI配置寄存器內(nèi)容。

Function AMCC_ReadPCIReg (hAmcc As

AMCC_SETRUCT, dwReg As Long)

Dim pciCnf As WD_PCI_CONFIG_DUMP

Dim dwVal As PVOID

pciCnf.pciSlot = hAmcc.pciSlot

pciCnf.pBuffer = dwVal

pciCnf.dwOffer = dwReg

pciCnf.dwBytes = 4

pciCnf.flsRead = True

WD_PciConfigDump hAmcc.hWD, pciCnf

AMCC_ReadPCIReg = dwVal

End Function `讀函數(shù)

Sub AMCC_WritePCIReg (hAmcc As

AMCC_STRUCT, dwReg As Long, dwData As PVOID)

Dim pciCnf As WD_PCI_CONFIG_DUMP

pciCnf.pciSlot = hAmcc.pciSlot

pciCnf.pBuffer = dwVal

pciCnf.dwOffer = dwReg

pciCnf.dwBytes = 4

pciCnf.flsRead = False

WD_PciConfigDump hAmcc.hWD, pciCnf

End Sub `寫過程

參數(shù)說明：

hAMCC 設(shè)備打開后系統(tǒng)分配的句柄

dwReg 讀寫的PCI配置寄存器

dwVal 讀出的寄存器數(shù)據(jù)

dwData 寫入寄存器的數(shù)據(jù)

以上例子僅僅是拋磚引玉。WINDRAR.CLS類模塊提供了功能極為強(qiáng)大的底層驅(qū)動(dòng)的API函數(shù)，用戶通過編寫相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)模塊可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)各類硬件的I／O、存儲(chǔ)器映射、中斷以及DMA等操作，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)WIN32下物理內(nèi)存空間的申請(qǐng)、讀寫等處理。另外對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的設(shè)備，WINDRIVER提供的“內(nèi)插”（Plug-In）特性可以讓程序的相關(guān)模塊運(yùn)行于Ring 0內(nèi)核模式（Kernel mode），以提高性能。

開發(fā)完成的底層驅(qū)動(dòng)模塊既可直接為VB的應(yīng)用程序調(diào)用，也可以在VB下封裝成DLLs供其它的WIN32開發(fā)工具調(diào)用。

3．2 自定義DLL訪問

DLL使VB的功能得到極大的增強(qiáng)，使得VB的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，使用更加靈活。VB通過調(diào)用自定義DLL可以實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的底層訪問。下面用例了說明VB對(duì)DLL的調(diào)用及DLL的編寫過程。

3．2．1 DLL的功能和編寫

本例中的DLL通過掃描PCI總線，得到總線上S5933接口芯片的數(shù)目，打開指定設(shè)備，向S5933的輸入郵箱子中寫入命令字，然后從輸出郵箱1中讀取返回?cái)?shù)據(jù)，最后關(guān)閉設(shè)備。

extern C _declspec (dllexport) int _stdcall GetCardsNum()

{

AFX_MANAGE_STATE (AfxGetStaticModuleState());

int cards;

cards=AMCC_CountCards (0x10e8,0x4750);

return cards;

} //此函數(shù)得到S5933的數(shù)目；

extern C declspec (dllexport) DWORD_stdcall Send-

Command(int CardNum, DWORD dwCmd)

{

AFX_MANAGE_STATE (AfxGetStaticModuleState());

DWORD data;

If (AMCC_Open (Hamcc, 0x10e8,0x4750, Card-

Num, 0)) //打開指定設(shè)備

{

AMCC_WriteRegDWord(hAMCC, OMB1_ADDR);

dwCmd); //寫入命令字

do{

data=AMCC_ReadRegDWord(hAMCC,MBFF_ADDR);

}while((data0x000f0000)==0x00000000);

//等待輸入郵箱1滿

data=AMCC_ReadRegDWord(hAMCC,IMB 1_ADDR);

//讀取返回?cái)?shù)據(jù)

if(Hamcc) AMCC_Close(Hamcc)

//關(guān)閉設(shè)備

return data;

else

{AfxMessageBox(“打開設(shè)備失?。　?；

return 0;}

程序中用到的函數(shù)包含在WINDRIVER的API函數(shù)庫(kù)中，在VC＋＋下編譯時(shí)加上頭文件：

#include amcclib.h

#include amcclib.c

同時(shí)在DEF文件中列出DLL的導(dǎo)出函數(shù)名，生成的DLL即可為VB即可為VB所調(diào)用。讀者也可用其它工具編寫驅(qū)動(dòng)模塊，最后封裝成DLL即可。

2.2.2 VB調(diào)用DLL

VB調(diào)用動(dòng)態(tài)連接庫(kù)（DLL）時(shí)，首先聲明DLL，然后即可像調(diào)用VB的語(yǔ)句或函數(shù)一樣使用DLL中的例程。下面介紹VB調(diào)用上例生成的DLL（假設(shè)文件名為Test.dll）。

聲明

Public Declare Function GetCardsNum Lib Test.dll()

As Integer

Public Declare Function SendCommand Lib Test.dll

(ByVal dwCmd as Long) As Long

在聲明時(shí)需要注意：DLL的路徑；參數(shù)傳遞的方式；參數(shù)的類型。

另外，VB遵從_stdcall的參數(shù)傳遞約定，而VC＋＋默認(rèn)_cdecl的傳遞約定，因此在DLL中的導(dǎo)出聲明需采用_stdcall的裝飾符。

調(diào)用

一旦聲明后，在VB的應(yīng)用程序中就可調(diào)用DLL中的例程。如：

Private Sub Form_Load()

Dim CardsNum As Integer

CardsNum = GetCardsNum()

MsgBox“系統(tǒng)中有”+ Str(CardsNum)+“塊S5933插卡！”

End Sub

WINDRIVER包括了諸如AMCC、Altera、PLX、Galileo、V3、PLDA等公司PCI芯片的專用C／C＋＋的 API函數(shù)庫(kù)，其中包含了I／O讀寫，內(nèi)存映射，中斷處理以及DMA等底層驅(qū)動(dòng)的函數(shù)，可以非常方便地用VC＋＋，BC＋＋以及C＋＋Builder等工具編譯成DLLs供VB調(diào)用。

本文提供了兩種在VB的開發(fā)環(huán)境下訪問PCI設(shè)備的方法。第一種方法需要有WINDRIVER的VB運(yùn)用庫(kù)支持，可以在VB環(huán)境下直接編寫所需的接口函數(shù)，但對(duì)WINDRAR。CLS類模翰中定義的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要有較深的了解；第二種方法具有一定的靈活性、普遍性，編寫的DLL的工具較多，DLL除了可用于VB外，還可用于其他的WIN32開發(fā)工具，有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

以上方法在北京航空航天大學(xué)測(cè)控技術(shù)研究所研制的PHD2000高速并行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中得到實(shí)際應(yīng)用，取得了良好的效果。