VxWorks下數據采集卡驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)

　　1 引 言

　　隨著(zhù)嵌入式技術(shù)的發(fā)展，數據采集廣泛應用于現場(chǎng)設備中。本文根據實(shí)際項目需求，開(kāi)發(fā)了數據采集卡在VxWorks操作系統下的驅動(dòng)程序，以方便應用程序開(kāi)發(fā)。

　　本文采用的數據采集卡為盛博協(xié)同公司基于PC／104總線(xiàn)的ADT700采集卡，他通過(guò)總線(xiàn)與PC／104嵌入式系統構成一個(gè)高性能的數據采集與控制系統。ADT700具有如下特點(diǎn)：

　　模擬輸入 16單端／8差分輸入；12位分辨率；100 kHz最大A／D采樣率；0～+10 V，-5～+5 V，-10～+10 V雙極性或單極性輸入量程；1，2，4，8倍可編程增益；DMA實(shí)現數據的高速傳輸。

　　模擬輸出 4通道輸出；-5～+5 V，-10～+10 V，0～5 V，0～10 V量程可選；通道單獨置數或4通道同時(shí)置數。

　　數字量I／O 可編程外圍接口，24通道TTL／CMOS兼容；I／O接口上拉或下拉限流電阻。

　　定時(shí)／計數器 6個(gè)16位、10 MHz(最大)定時(shí)／計

　　2 VxWorks及其字符設備驅動(dòng)

　　VxWorks是一個(gè)基于搶占式的實(shí)時(shí)操作系統，他以其高度的可靠性、優(yōu)秀的實(shí)時(shí)性、靈活的可裁性廣泛應用到許多行業(yè)中。在VxWorks中，I／O系統提供了與設備無(wú)關(guān)的用戶(hù)接口，應用程序可以通過(guò)標準的接口函數如：create()，remove()，open()，close()，read()，write()，ioctl()等來(lái)訪(fǎng)問(wèn)設備驅動(dòng)程序，而不用關(guān)心驅動(dòng)程序是如何實(shí)現的。ADT700屬于字符型設備，他的驅動(dòng)程序需要支持以上接口函數。

　　下面以字符設備中open()操作為例，說(shuō)明字符設備驅動(dòng)程序結構。

　　如圖1所示，當應用程序調用fd=open("／xx0"，ORDONLY，0)時(shí)，I／O系統根據文件名"／xx0"在設備列表中查找設備(設備是以文件形式存在的，文件名即設備名)(如①所示)；查找到相應設備后根據驅動(dòng)號定位到驅動(dòng)表中(如②所示)；I／O系統在文件描述表中預留一個(gè)表項fd=3(如③所示)；然后I／O系統調用驅動(dòng)程序中的xxoOpen()函數，返回需要保留的值，即設備描述指針(如④所示)；I／O系統將驅動(dòng)號和驅動(dòng)返回值填到文件描述符表中(如⑤所示)；最后，I／O系統返回新opeh()的文件在文件描述符表中的索引，應用程序得到文件描述符fd=3(如⑥所示)。用戶(hù)可以通過(guò)操作文件來(lái)訪(fǎng)問(wèn)I／O設備。

　　3驅動(dòng)實(shí)現

　　3.1 功能分類(lèi)

　　ADT700具有A／D，D／A轉換，數字I／O，定時(shí)／計數等功能，對其進(jìn)行分析，可分為3類(lèi)：

　　(1)A／D轉換為只讀，而D／A轉換為只寫(xiě)；
　　(2)數字I／O既可讀又可寫(xiě)；
　　(3)定時(shí)／計數器基本無(wú)需讀寫(xiě)，只設置即可。

　　根據以上功能，得出需要實(shí)現3個(gè)驅動(dòng)，分別為：

　　(1)adtDrv驅動(dòng)，用于讀入A／D轉換后的數據，寫(xiě)出D／A轉換的數據，設備描述符為"／adt"；
　　(2)ppiDrv驅動(dòng)，用于讀入或寫(xiě)出數字I／O的數字，設備描述符為"／ppi"；
　　(3)pitDrv驅動(dòng)，用于設置定時(shí)／計數器，設備描述符為"／pit"。

　　3.2基本流程

　　(1)安裝驅動(dòng)

　　I／O系統的功能是將用戶(hù)的I／O請求轉換成對相應驅動(dòng)程序具體操作函數的調用，他通過(guò)維護一個(gè)包括所有驅動(dòng)程序操作函數的地址表來(lái)實(shí)現的。通過(guò)調用ios-DrvInstall()可以動(dòng)態(tài)安裝驅動(dòng)程序，該函數的參數就是7種基本I／O操作函數指針。iosDrvInstall()函數將這些地址寫(xiě)入驅動(dòng)表中的一塊空閑存儲區中，并返回這塊存儲區的編號，編號即驅動(dòng)程序號，可被與驅動(dòng)程序相關(guān)聯(lián)的設備使用。iosDrvInstall()的原型是：

　　int iosDrvtnstall(FUNCPTR pCreate，FUNCPTRpDelete， FUNCPTR pOpen， FUNCPTR pClose，FUNCPTR pRead，FUNCPTR pWrite，FUNCPTR pI-octl)；

　　當調用iosDrvInstall()注冊I／O函數成功后，在shell下用iosDrvShow命令可以觀(guān)察驅動(dòng)表中ADT700的驅動(dòng)入口。

　　(2)創(chuàng )建設備

　　創(chuàng )建設備過(guò)程即是調用設備創(chuàng )建函數iosDevAdd()將此設備加入到I／O系統的設備列表中。iosDevAdd()的原型為：

　　STATUS iosDevAdd(DEV_HDR*pDevHdr，char*name，int drvnum)；

　　其中：DEV_HDR是一個(gè)指向該設備的描述符指針；而DEV_HDR結構中的第一項則指向下一個(gè)設備的描述符指針。

　　設備創(chuàng )建成功后，在shell下用devs命令可以觀(guān)察設備列表中ADT700的設備描述符。

　　以ADT700中adtDrv驅動(dòng)為例，以上兩步的完成過(guò)程如圖2所示。

　　(3)實(shí)現I／O函數

　　安裝驅動(dòng)和創(chuàng )建設備完成后，就需要實(shí)現I／O函數，即填充驅動(dòng)表中的函數了。對于字符型設備而言，打開(kāi)設備操作與創(chuàng )建設備操作通常使用相同的函數，底層驅動(dòng)中都用xxOpen()完成；而設備驅動(dòng)一旦安裝，就無(wú)需刪除，remove()無(wú)效，因此在底層驅動(dòng)中xxRemove()為空。下面給出了ppiDrv驅動(dòng)中ppiRead()的實(shí)現模板。
 
       
       

　　完成以上3步，就基本實(shí)現了驅動(dòng)程序，此時(shí)，在應用程序中可以用標準接口函數進(jìn)行操作了。以打開(kāi)ADT700中定時(shí)／計數器(驅動(dòng)為pitDrv)為例。
       
　　此時(shí)，在shell用iosFdShow命令可以觀(guān)察到新創(chuàng )建的文件描述符"／pit／timer"。

　　4 結 語(yǔ)

　　本文以數據采集卡驅動(dòng)程序為例，詳細介紹了Vx-Works操作系統下字符設備驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程。本驅動(dòng)程序封裝了ADT700幾乎所有功能，支持標準的I／O系統接口函數。用戶(hù)可將ADT700當作文件，只需定義文件名建立文件描述符，而無(wú)需關(guān)心底層實(shí)現，即可完成對他的操作，從而縮短了應用程序開(kāi)發(fā)時(shí)間，提高了效率。