基于PCI總線(xiàn)的D/A數據輸出板驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)

同時(shí)，PCI總線(xiàn)存取延誤小，采用總線(xiàn)主控和同步操作，不受處理器限制，具有自動(dòng)配置功能，非常適合于高速外設。所以，它正迅速取代原先的ISA總線(xiàn)成為微型計算機系統的主流總線(xiàn)。

隨著(zhù)工業(yè)控制pci設備的增多，需要開(kāi)發(fā)大量專(zhuān)用WDM驅動(dòng)程序。鑒于直接用ddk開(kāi)發(fā)驅動(dòng)程序難度大，周期長(cháng)，本文介紹了用DriverStudio套件開(kāi)發(fā)WDM驅動(dòng)程序的方法以及基于9052總線(xiàn)控制器的D/A數據輸出板卡的硬件結構。

圖1 D/A數據輸出板卡硬件結構

D/A數據輸出板卡硬件結構如圖1所示。硬件電路由PCI總線(xiàn)控制器9052，數據鎖存器LS373，D/A轉換芯片，EEPROM組成。板卡上電時(shí)，讀取EEPROM內容初始化9052配置空間，據此為板卡分配合適的內存空間和I/O空間，對空間進(jìn)行讀寫(xiě)操作。首先，上位機通過(guò)WriteFile()調用設備驅動(dòng)程序，發(fā)送兩個(gè)12位數字量，驅動(dòng)程序相應函數將兩個(gè)數字量分別寫(xiě)入兩路鎖存器，送入D/A轉換芯片，最后輸出模擬量。

9052空間配置

PCI9052芯片的配置寄存器分為PCI配置寄存器和局部配置寄存器，二者都可以由PCI總線(xiàn)和串行EEPROM訪(fǎng)問(wèn)。在PCI配置寄存器中的設備ID、制造商ID、版本號、首區類(lèi)代碼、類(lèi)別代碼、指令寄存器和狀態(tài)寄存器等寄存器在所有的PCI設備中都必須實(shí)現，具體設置可參考相關(guān)資料。PCI配置寄存器提供有6個(gè)基地址寄存器(BASE0～BASE5)這些基地址都是系統中的物理地址，其中BASE0和BASE1是用來(lái)訪(fǎng)問(wèn)局部配置寄存器的基地址，BASE0是映射到內存的基地址，BASE1是映射到I／O的基地址，可用于通過(guò)內存和I／O來(lái)訪(fǎng)問(wèn)局部配置寄存器。這兩個(gè)基地址可固定用于PCI9052芯片的寄存器操作。通過(guò)BASE2～BASE5四個(gè)空間最多可以訪(fǎng)問(wèn)局部端所接的4個(gè)芯片，實(shí)現4個(gè)局部地址空間(局部空間0～3)的PCI總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)。

本設計選取LAS0(Local Address Space 0)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)局部端的鎖存器，該尋址空間大小為4Kb，與其有關(guān)的寄存器有四個(gè)：LAS0范圍寄存器、LAS0局部基址寄存器、LAS0局部總線(xiàn)區域描述符和片選0基址寄存器。LAS0范圍寄存器規定了地址空間的大小。

由于需要4Kb的地址空間，所以L(fǎng)AS0范圍寄存器的值為0XFFFFF000；基地址必須是地址空間的整數倍，末尾為局部空間使能為，所以局部基址寄存器設為0X00000001；LAS0局部總線(xiàn)區域描述符設為0X00000102；片選0基址寄存器設為0X00000081。

驅動(dòng)程序框架的建立

1 開(kāi)發(fā)環(huán)境的選擇

驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)選用NuMega公司的DriverStudio，它包含VtoolsD、SoftICE和DriverWorks等開(kāi)發(fā)工具，DriverWorks用于開(kāi)發(fā)KMD和WDM驅動(dòng)程序，它適用于Windows 98/Me/NT/2000/XP操作系統。DriverWorks，需要相應DDK的支持，把DDK用類(lèi)的形式進(jìn)行封裝，使用起來(lái)非常方便。

開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立

首先要安裝軟件。必須按照下面的順序安裝：

安裝Microsoft Visual Studio C++ 6.0。在安裝過(guò)程中，必須選中“注冊環(huán)境變量”選項。

安裝操作系統對應的DDK（２０００系統安裝２０００ＤＤＫ，ＸＰ系統安裝ＸＰＤＤＫ）。

安裝DriveStudio3.1(若為XP系統，必須安裝3.2以上的版本)。

接下來(lái)，編譯庫文件。用VC打開(kāi)庫文件Program FilesCompuware DriverStudioDriverWorkssource Vdw Libs.dsw，選擇Build|Batch Build（編譯|批構件），從中選擇需要編譯的配置（32位機選“select all i386”）。若編譯無(wú)錯誤，就可以進(jìn)行驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)了。

3 生成驅動(dòng)程序框架

從開(kāi)始菜單啟動(dòng)Driver Wizards，選擇DriverWorks Project，開(kāi)始創(chuàng )建一個(gè)驅動(dòng)程序框架。

● 填寫(xiě)驅動(dòng)程序名稱(chēng)，單擊next;
● 選擇驅動(dòng)程序類(lèi)型，這里選擇WDM Driver驅動(dòng)程序，單擊next;
● 選擇WDM Function Driver，單擊next;
● 選擇總線(xiàn)類(lèi)型，這里選擇pci總線(xiàn)。填寫(xiě)pci Vendor ID和pci Device ID，一般可以從硬件的使用說(shuō)明書(shū)中看到，沒(méi)有的話(huà)可以用pciview軟件得到。后兩項pci Subsystem ID和pci Revision ID可以不填。單擊next;
● 選擇設備類(lèi)的名稱(chēng)和文件類(lèi)名稱(chēng)，默認即可，單擊next;
● 選擇需要的功能函數，本設計需要I/O讀寫(xiě)，必須添加I/O通信函數。添加讀函數PCI_DA_IOCTL_Read()和寫(xiě)函數PCI_DA_IOCTL_Write()，單擊next;
● 選擇隊列方式，數據量大時(shí)選擇排隊，點(diǎn)擊Next；
● 添加資源。資源分為i/o資源和內存資源。添加資源時(shí)必須對應硬件相應得基地址寄存器。選擇Direct存取方式，單擊next;
● 為i/o通信方式添加控制代碼，若不需要i/o通信，可不添加，單擊next；單擊Finish，完成驅動(dòng)程序框架，并自動(dòng)啟動(dòng)vc。

4 添加代碼完成應用程序和驅動(dòng)程序的通信

在DriverWorks中，應用程序使用CDeviceInterfaceClass的實(shí)例去獲得一個(gè)或更多的DeviceInterface實(shí)例。CDeviceInterface類(lèi)抽象了一個(gè)單一設備接口，它的成員函數DevicePath( )返回一個(gè)路徑名指針，它被發(fā)送到CreateFile去打開(kāi)設備，即獲取設備句柄。

打開(kāi)設備以后，應用程序通過(guò)函數ReadFile()，WriteFile()和DeviceIoControl()函數調用訪(fǎng)問(wèn)設備。其中，DeviceIoControl()函數可以用不同的IOCTL命令實(shí)現不同的功能。要完成應用程序和驅動(dòng)程序的通信，還必須添加硬件板卡訪(fǎng)問(wèn)命令。在驅動(dòng)程序中，主要用inb()，outb()函數進(jìn)行硬件訪(fǎng)問(wèn)，具體參數可參照vc的msdn。

在本系統中，主要用DeviceIoControl()來(lái)調用驅動(dòng)程序。相應的通信函數和添加的讀寫(xiě)代碼如下：

NTSTATUS PCI_DADevice::PCI_DA_IOCTL_Read_Handler(KIrp I)
{
NTSTATUS status= STATUS_SUCCESS;
//得到IOCTL緩沖區指針
PUCHAR pOutBuffer=(PUCHAR) I.IoctlBuffer() ;
//輸出緩沖區大小
ULONG ioOutSize=I.IoctlOutputBufferSize();
//讀取偏移地址為n-1的數據，放入輸出緩沖區，傳遞給應用程序
pOutBuffer[0]= m_MemoryRange1.inb(ioOutSize-1);
//讀取一個(gè)字節數據
I.Information()=1;
return status;
}
NTSTATUS PCI_DADevice::PCI_DA_IOCTL_Write_Handler(KIrp I)
{
NTSTATUS status=STATUS_SUCCESS;
//得到IOCTL緩沖區指針
PUCHAR pInBuffer=(PUCHAR) I.IoctlBuffer ();
//輸入緩沖區大小
ULONG ioInSize=I.IoctlInputBufferSize();
//將數據寫(xiě)入偏移地址為n-1的存儲單元
m_MemoryRange1.outb

(ioInSize-1，pInBuffer[0]);
//寫(xiě)入大小為一個(gè)字節
I.Information()=1;
return status;
}

編譯驅動(dòng)程序，生成一個(gè).inf文件和一個(gè).sys文件，這就是需要安裝的驅動(dòng)程序文件。編譯無(wú)錯誤，就可以安裝調試驅動(dòng)程序了。

5 安裝調試驅動(dòng)程序

插入自己設計的PCI板卡，重新啟動(dòng)計算機，出現安裝新硬件向導。安裝已經(jīng)生成的.inf文件和.sys文件。安裝后，查看pci設備的資源，若與自己硬件設置的資源空間相同，則設備驅動(dòng)安裝成功。

用Windows自帶的命令提示符，打開(kāi)驅動(dòng)程序框架自帶的test應用程序，測試通過(guò)驅動(dòng)程序讀寫(xiě)數據。若讀取的和寫(xiě)入的數據一致，則驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)成功。

結束語(yǔ)

本文以一種基于PCI總線(xiàn)的D/A數據輸出板卡為例，介紹了在Windows 2000/XP下用DriverStudio開(kāi)發(fā)PCI總線(xiàn)WDM驅動(dòng)程序的基本方法，詳細敘述了應用程序和驅動(dòng)程序之間的通信機制和硬件訪(fǎng)問(wèn)方法；針對板卡的硬件結構和功能用途，介紹了PCI9052總線(xiàn)控制器PCI配置寄存器和局部配置寄存器地址配置的具體方法；給出了利用安裝新硬件向導安裝驅動(dòng)程序的方法，實(shí)現了上位機和數據輸出板卡的通信。