簡(jiǎn)化PCI總線(xiàn)協(xié)議的實(shí)現以及FPGA驅動(dòng)設計

　　地址譯碼模塊主要檢測PCI地址與本PCI卡的基地址是否匹配，可以通過(guò)AD[31:00]信號線(xiàn)上的值與設備的基地址作比較判斷。如果PCI地址落在設置的基地址范圍內，則PCI卡響應當前的總線(xiàn)操作。

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

3 Windows9x系統下驅動(dòng)程序的設計

　　對PCI設備而言，驅動(dòng)程序提供了獲取PCI卡的配置空間信息、勾掛PCI中斷、總線(xiàn)數據傳輸等功能。本文介紹使用Numega公司的VtooIsD軟件進(jìn)行驅動(dòng)設計的方法。

　　3.1 尋找PCI卡并讀取配置空間信息

　　配置空間包含了系統初始化PCI設備所必需的信息，首先需要遍歷整個(gè)硬件樹(shù)結構來(lái)尋找指定的PCI設備。對于每一個(gè)設備，比較其廠(chǎng)商號（Vendor ID）和設備編號（Device ID），如果與設計的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(xiě)操作

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

　　Temp=_inpd(gBaseAddresses);//Temp中得到讀出的數據

　　_outpd(gBaseAddresses,Data)；//向基地址寫(xiě)入數據

　　其中，gBaseAddresses為基地址值，Data為寫(xiě)操作時(shí)的數據。

　　3.3 內存方式下的讀寫(xiě)

　　對于內存方式下的讀寫(xiě)，一個(gè)重要問(wèn)題就是地址的映射。因為硬件設備讀寫(xiě)的是物理內存，但應用程序讀寫(xiě)的是虛擬地址，所以存在著(zhù)將物理內存地址映射到用戶(hù)程序線(xiàn)性地址的問(wèn)題。

　　映射功能通過(guò)調用VtoolsD軟件的標準庫函數完成。根據給定的物理地址和所要求的空間大小，在系統內存中分配相應空間。首先，用PageReserve函數分配當前保留頁(yè)的線(xiàn)性地址空間，再利用PageCommitPhys函數的服務(wù)對開(kāi)始的線(xiàn)性地址空間分配相應的物理地址空間。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到系統內存的映射后，就可以利用C++語(yǔ)言中的文件操作基類(lèi)CFile類(lèi)完成數據的讀寫(xiě)。首先使用CFile類(lèi)的成員函數Open打開(kāi)文件，為保證數據讀寫(xiě)的準確無(wú)誤，必須使用二進(jìn)制方式打開(kāi)；接下來(lái)使用Read和Write成員函數進(jìn)行文件讀寫(xiě)；完畢后用Close成員函數關(guān)閉文件。

　　3.4 中斷的勾掛和處理

　　首先在ON_DEVICE_INIT函數中完成中斷的初始化。即通過(guò)前面讀取的PCI設備的中斷號，使用VPICD_Virtualize_IRQ函數進(jìn)行中斷勾掛，外調用VPICD_Physically_Unmask函數開(kāi)中斷。

　　RTCIRQHandle=VPICD_Virtualize_IRQ(IRQdesc)；

　　VPICD_Physically_Unmask（RTCIRQHandle）；

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

3.5 與應用程序的通信

　　一般地，應用程序通過(guò)CreateFile函數調用VxD驅動(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(kāi)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(guò)句柄hVxD和DeviceIoControl函數就可以與驅動(dòng)程序進(jìn)行數據傳輸。

　　本文采用ALTERA公司的FLEX6000系列芯片，型號為EPF6016TC144-3，實(shí)現了簡(jiǎn)化的從設備模式PCI協(xié)議，并在Windows9x系統下實(shí)現驅動(dòng)程序的設計。整個(gè)系統工作良好。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1320個(gè)，占用151個(gè)，占用率11%。

　　簡(jiǎn)化的PCI協(xié)議的實(shí)現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(hù)模塊，實(shí)現不同功能，以降低成本。目前，本系統已經(jīng)應用在數據采集處理、圖像處理等方面。