基于PCI總線(xiàn)模塊的多路串行數據采集系統

　　同步串行通信對時(shí)鐘的同步要求非常嚴格，設計時(shí)應該注意收/發(fā)兩方必須使用同一時(shí)鐘來(lái)控制數據的傳輸。另外，PCI_T32內存讀寫(xiě)分為單周期模式和突發(fā)模式。突發(fā)模式即在給出首地址后主設備連續讀寫(xiě)多個(gè)數據，這在FPGA中需要用戶(hù)端地址每周期自動(dòng)增1的操作。

　　3 系統軟件開(kāi)發(fā)

　　3.1 驅動(dòng)程序

　　PCI設備的硬件資源由Windows操作系統根據PC機中所有設備對資源的占有來(lái)統一分配。為了保證系統的安全和穩定性，在Windows2000及其后的微軟操作系統中，運行在ring3層的用戶(hù)應用程序無(wú)法直接訪(fǎng)問(wèn)硬件，而必須通過(guò)運行于ring0層的設備驅動(dòng)程序來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。設備驅動(dòng)不僅要實(shí)現對硬件的操作，還要為用戶(hù)應用程序提供專(zhuān)用的API函數庫，以方便用戶(hù)實(shí)現對硬件的操作訪(fǎng)問(wèn)。

　　Windows XP操作系統下的驅動(dòng)程序一般是基于WDM(Windows Driver Model)模型開(kāi)發(fā)的。該模型中的上層應用程序通過(guò)調用Win32 API函數發(fā)出對設備的訪(fǎng)問(wèn)請求，I/O管理器則根據這個(gè)請求構造合適的IRP(I/O Request Packet，I/O請求包)，并將其傳給設備驅動(dòng)程序，接著(zhù)由驅動(dòng)程序直接訪(fǎng)問(wèn)硬件完成IRP處理，最后由I/O管理器把數據和結構返回給應用程序。

　　WDM驅動(dòng)比較常用的有以下三種方法：

　　第一種是直接使用Windows DDK(Device

　　Driver Kit，驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)包)開(kāi)發(fā)的驅動(dòng)程序面向Windows內核，該方法工作穩定，效率更高。但必須精通Windows內部體系結構及設備驅動(dòng)程序的體系結構等，因此開(kāi)發(fā)難度較大。

　　第二種是使用DriverStudio。此工具軟件已經(jīng)做了很多基礎性工作，也進(jìn)行了一些封裝。

　　第三種是使用WinDriver，使用該方法時(shí)，開(kāi)發(fā)者只需要在用戶(hù)模式下編寫(xiě)程序來(lái)調用它提供的通用驅動(dòng)即可。其中Drvier Wizard可以進(jìn)行硬件診斷和自動(dòng)代碼生成。另外還可以將對速度要求較高的模塊插入內核運行來(lái)獲取更好的性能。本系統即采用WinDriver開(kāi)發(fā)方法。

　　3.2 WinDriver中的重要函數

　　利用WinDriver開(kāi)發(fā)驅動(dòng)程序通常有兩種方法：第一種是利用Driver Wizard生成的代碼進(jìn)行修改;第二種是直接利用WinDriver提供的API函數來(lái)編寫(xiě)自己的程序。本系統即采用這種方法，開(kāi)發(fā)時(shí)首先要注意包含所有相關(guān)的頭文件。其基本驅動(dòng)程序的結構及API函數如下：

　　3.3 中斷實(shí)現

　　PCI總線(xiàn)的通信方式有查詢(xún)和中斷兩種方式。查詢(xún)方式實(shí)現簡(jiǎn)單，但是難以適應實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，而且上位機軟件資源占用率過(guò)大