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PCI傳輸卡的WDM驅(qū)動程序設(shè)計
摘要：介紹了在Windows2000操作系統(tǒng)下，使用DriverStudio軟件編寫符合WDM模式的PCI數(shù)據(jù)傳輸卡驅(qū)動程序，并詳細(xì)分析了一個應(yīng)用實例。ＰＣＩ總線規(guī)范是為提高微機(jī)總線的數(shù)據(jù)傳輸速度而制定的一種局部總線標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計自行開發(fā)的基于ＰＣＩ總線的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備時，需要開發(fā)相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序。通常開發(fā)ＰＣＩ設(shè)備驅(qū)動程序有多種模式，在Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００環(huán)境下，主要采用ＷＤＭ模式。本文針對自行開發(fā)的基于ＰＣＩ總線的ＣＣＤ視頻信號傳輸控制卡，編寫了符合ＷＤＭ模式的驅(qū)動程序。
１ ＷＤＭ模式驅(qū)動程序
１．１ ＷＤＭ模式（Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｄｅｌ）
Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００對驅(qū)動程序的編寫不再基于以往的Ｗｉｎ３．ｘ和Ｗｉｎ９ｘ下的ＶｘＤ（虛擬設(shè)備驅(qū)動程序）結(jié)構(gòu)，而是基于一種新的驅(qū)動模型——ＷＤＭ（Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｄｅｌ）。
ＷＤＭ為Ｗｉｎｄｏｗｓ９８／２０００／ＸＰ操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計提供了統(tǒng)一的框架。ＷＤＭ來源于Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ的分層３２位設(shè)備驅(qū)動程序模型（ｌａｙｅｒｅｄ ３２－ｂｉｔ ｄｅｖｉｃｅ ｄｒｉｖｅｒ ｍｏｄｅｌ）。它支持更多的特性，如即插即用（ＰｎＰ）、電源管理、ＷＭＩ和ＮＴ事件。
１．２ 設(shè)備驅(qū)動程序
設(shè)備驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)的一個組成部分，它由Ｉ／Ｏ管理器（Ｉ／Ｏ Ｍａｎａｇｅｒ）管理和調(diào)動。Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００操作系統(tǒng)下的Ｉ／Ｏ管理器功能描述如圖１所示。
Ｉ／Ｏ管理器每收到一個來自用戶應(yīng)用程序的請求就創(chuàng)建一個Ｉ／Ｏ請求包（ＩＲＰ）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并將其作為參數(shù)傳遞給驅(qū)動程序。驅(qū)動程序通過識別ＩＲＰ中的物理設(shè)備對象（ＰＤＯ）來區(qū)別是發(fā)送給哪一個設(shè)備。ＩＲＰ結(jié)構(gòu)中存放請求的類型、用戶緩沖區(qū)的首地址、用戶請求數(shù)據(jù)的長度等信息。驅(qū)動程序處理完這個請求后，在該結(jié)構(gòu)中填入處理結(jié)果的有關(guān)信息，調(diào)用ＩｏＣｏｍｐｌｅｔｅＲｅｑｕｅｓｔ將其返回給 Ｉ／Ｏ管理器，用戶應(yīng)用程序的請求隨即返回。訪問硬件時，驅(qū)動程序通過調(diào)用硬件抽象層的函數(shù)實現(xiàn)。
１．３ ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ工具簡介
ＮｕＭｅｇａ Ｌａｂ公司開發(fā)的ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ是一整套開發(fā)、調(diào)試和檢測Ｗｉｎｄｏｗｓ平臺下設(shè)備驅(qū)動程序的工具軟件包。它把ＤＤＫ（Ｄｅｖｉｃｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｋｉｔ）封裝成完整的Ｃ＋＋函數(shù)庫，根據(jù)具體硬件通過向?qū)煽蚣艽a，并且提供了一套完整的調(diào)試和性能測試工具ＳｏｆｔＩＣＥ、ＤｒｉｖｅｒＭｏｎｉｔｏｒ等。
２ 應(yīng)用實例
本文利用ＰＣＩ專用接口芯片ＰＣＩ９０５２設(shè)計了一個數(shù)據(jù)傳輸控制卡。卡上主要的芯片有ＰＣＩ９０５２、ＦＩＦＯ（ＣＹ７Ｃ４２２１）、ＣＰＬＤ（ＭＡＸ７０６４Ｓ）和Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器（ＭＡＸ１１９７）。傳輸卡硬件框圖如圖２所示。面陣ＣＣＤ得到的視頻信號經(jīng)過調(diào)理電路，生成的視頻調(diào)理信號通過Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化處理，送入ＦＩＦＯ中。在ＣＰＬＤ的控制下，數(shù)據(jù)經(jīng)過ＰＣＩ９０５２送入ＰＣＩ總線，再傳送到計算機(jī)內(nèi)存中，并顯示在監(jiān)視器上。驅(qū)動程序必須實現(xiàn)如下幾個基本功能：（１）硬件中斷；（２）能支持應(yīng)用程序獲取數(shù)據(jù)；（３）能根據(jù)外部ＦＩＦＯ（ＣＹ７Ｃ４２２１）的狀態(tài)啟動或停止突發(fā)傳輸。
在數(shù)據(jù)輸入過程中，最重要的是對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時控制，因此需要硬件中斷。在中斷程序中，根據(jù)外部ＦＩＦＯ狀態(tài)完成數(shù)據(jù)的讀入。
２．１ 用ＤｒｉｖｅｒＷｉｚａｒｄ生成驅(qū)動程序框架
ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ中的ＤｒｉｖｅｒＷｏｒｋｓ軟件為開發(fā)ＷＤＭ程序提供了一個完整的框架。它包含一個可快速生成ＷＤＭ驅(qū)動程序框架的代碼生成向?qū)Чぞ撸模颍椋觯澹颍祝椋幔颍�，而且還帶有許多類庫。在用ＤｒｉｖｅｒＷｉｚａｒｄ生成的程序框架中寫入相對于設(shè)備的特定代碼，編譯后即可得到所需的驅(qū)動程序。
在利用ＤｒｉｖｅｒＷｏｒｋｓ Ｖ２．７的向?qū)В模颍椋觯澹?Ｗｉｚａｒｄ完成驅(qū)動程序的框架時共有１１個步驟，其中關(guān)鍵步驟有：
（１）在第四步中選中ＰＣＩ，并在ＶｅｎｄｏｒＩＤ和ＤｅｖｉｃｅＩＤ中分別輸入廠商號和設(shè)備號，還需填入ＰＣＩ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ ＩＤ和ＰＣＩ Ｒｅｖｉｓｉｏｎ ＩＤ。這四項可以用網(wǎng)上的免費(fèi)軟件ＰＣＩＴｒｅｅ或ＰＣＩＶｉｅｗ瀏覽ＰＣＩ設(shè)備，用這兩個軟件也可以得到ＢＡＲ０～ＢＡＲ５的資源分配情況和中斷號。
（２）第七步ＩＲＰ隊列排隊方法，它決定了驅(qū)動程序檢查設(shè)備的方式。本設(shè)計選ＳｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｄ，則所有的ＩＲＰ排隊都由系統(tǒng)（即Ｉ／Ｏ管理器）完成。
（３）第九步是最關(guān)鍵的一步。首先在Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ中添加資源，在ｎａｍｅ中輸入變量名，在ＰＣＩ Ｂａｓｅ Ａｄｄｒｅｓｓ中輸入０～５的序列號。０～５和ＢＡＲ０～ＢＡＲ５一一對應(yīng)。在設(shè)置中斷對話框中，在ｎａｍｅ欄寫入中斷服務(wù)程序的名稱，選中創(chuàng)建中斷服務(wù)程序ＩＳＲ?穴Ｃｒｅａｔｅ ＩＳＲ?雪，不選創(chuàng)建延遲程序調(diào)用ＤＰＣ（Ｃｒｅａｔｅ ＤＰＣ），選中Ｍａｋｅ ＩＳＲ／ＤＰＣ ｃｌａｓｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，使ＩＳＲ／ＤＰＣ成為設(shè)備類的成員函數(shù)。
其次選中Ｂｕｆｆｅｒ以選取讀寫方式，用于描述與Ｉ／Ｏ操作相關(guān)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。本設(shè)計需要快速傳送大量數(shù)據(jù)，因此采用Ｄｉｒｅｃｔ Ｉ／Ｏ方式。
（４）在第十步中，需要加入與應(yīng)用程序或者其他驅(qū)動程序通信的Ｉ／Ｏ控制代碼參量。
２．２ 驅(qū)動程序模塊框圖和代碼分布
ＰＣＩ設(shè)備驅(qū)動程序模塊包括配置空間的訪問模塊、ＩＯ端口模塊、內(nèi)存讀寫模塊和終端模塊等。各模塊之間是對等的。驅(qū)動程序模塊框圖如圖３所示。
驅(qū)動程序初始化模塊代碼段放在＃ｐｒａｇｍａ ｃｏｄｅ＿ｓｅｇ（″ＩＮＴ″）和＃ｐｒａｇｍ
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