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PCI傳輸卡的WDM驅動(dòng)程序設計
摘要：介紹了在Windows2000操作系統下，使用DriverStudio軟件編寫(xiě)符合WDM模式的PCI數據傳輸卡驅動(dòng)程序，并詳細分析了一個(gè)應用實(shí)例。ＰＣＩ總線(xiàn)規范是為提高微機總線(xiàn)的數據傳輸速度而制定的一種局部總線(xiàn)標準。在設計自行開(kāi)發(fā)的基于ＰＣＩ總線(xiàn)的數據傳輸設備時(shí)，需要開(kāi)發(fā)相應的設備驅動(dòng)程序。通常開(kāi)發(fā)ＰＣＩ設備驅動(dòng)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(kāi)發(fā)的基于ＰＣＩ總線(xiàn)的ＣＣＤ視頻信號傳輸控制卡，編寫(xiě)了符合ＷＤＭ模式的驅動(dòng)程序。
１ ＷＤＭ模式驅動(dòng)程序
１．１ ＷＤＭ模式（Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｄｅｌ）
Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００對驅動(dòng)程序的編寫(xiě)不再基于以往的Ｗｉｎ３．ｘ和Ｗｉｎ９ｘ下的ＶｘＤ（虛擬設備驅動(dòng)程序）結構，而是基于一種新的驅動(dòng)模型——ＷＤＭ（Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｄｅｌ）。
ＷＤＭ為Ｗｉｎｄｏｗｓ９８／２０００／ＸＰ操作系統的設備驅動(dòng)程序的設計提供了統一的框架。ＷＤＭ來(lái)源于Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ的分層３２位設備驅動(dòng)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 設備驅動(dòng)程序
設備驅動(dòng)程序是操作系統的一個(gè)組成部分，它由Ｉ／Ｏ管理器（Ｉ／Ｏ Ｍａｎａｇｅｒ）管理和調動(dòng)。Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００操作系統下的Ｉ／Ｏ管理器功能描述如圖１所示。
Ｉ／Ｏ管理器每收到一個(gè)來(lái)自用戶(hù)應用程序的請求就創(chuàng )建一個(gè)Ｉ／Ｏ請求包（ＩＲＰ）的數據結構，并將其作為參數傳遞給驅動(dòng)程序。驅動(dòng)程序通過(guò)識別ＩＲＰ中的物理設備對象（ＰＤＯ）來(lái)區別是發(fā)送給哪一個(gè)設備。ＩＲＰ結構中存放請求的類(lèi)型、用戶(hù)緩沖區的首地址、用戶(hù)請求數據的長(cháng)度等信息。驅動(dòng)程序處理完這個(gè)請求后，在該結構中填入處理結果的有關(guān)信息，調用ＩｏＣｏｍｐｌｅｔｅＲｅｑｕｅｓｔ將其返回給 Ｉ／Ｏ管理器，用戶(hù)應用程序的請求隨即返回。訪(fǎng)問(wèn)硬件時(shí)，驅動(dòng)程序通過(guò)調用硬件抽象層的函數實(shí)現。
１．３ ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ工具簡(jiǎn)介
ＮｕＭｅｇａ Ｌａｂ公司開(kāi)發(fā)的ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ是一整套開(kāi)發(fā)、調試和檢測Ｗｉｎｄｏｗｓ平臺下設備驅動(dòng)程序的工具軟件包。它把ＤＤＫ（Ｄｅｖｉｃｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｋｉｔ）封裝成完整的Ｃ＋＋函數庫，根據具體硬件通過(guò)向導生成框架代碼，并且提供了一套完整的調試和性能測試工具ＳｏｆｔＩＣＥ、ＤｒｉｖｅｒＭｏｎｉｔｏｒ等。
２ 應用實(shí)例
本文利用ＰＣＩ專(zhuān)用接口芯片ＰＣＩ９０５２設計了一個(gè)數據傳輸控制卡�？ㄉ现饕男酒校校茫桑梗埃担�、ＦＩＦＯ（ＣＹ７Ｃ４２２１）、ＣＰＬＤ（ＭＡＸ７０６４Ｓ）和Ａ／Ｄ轉換器（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(guò)調理電路，生成的視頻調理信號通過(guò)Ａ／Ｄ轉換器進(jìn)行數字化處理，送入ＦＩＦＯ中。在ＣＰＬＤ的控制下，數據經(jīng)過(guò)ＰＣＩ９０５２送入ＰＣＩ總線(xiàn)，再傳送到計算機內存中，并顯示在監視器上。驅動(dòng)程序必須實(shí)現如下幾個(gè)基本功能：（１）硬件中斷；（２）能支持應用程序獲取數據；（３）能根據外部ＦＩＦＯ（ＣＹ７Ｃ４２２１）的狀態(tài)啟動(dòng)或停止突發(fā)傳輸。
在數據輸入過(guò)程中，最重要的是對數據進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，因此需要硬件中斷。在中斷程序中，根據外部ＦＩＦＯ狀態(tài)完成數據的讀入。
２．１ 用ＤｒｉｖｅｒＷｉｚａｒｄ生成驅動(dòng)程序框架
ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ中的ＤｒｉｖｅｒＷｏｒｋｓ軟件為開(kāi)發(fā)ＷＤＭ程序提供了一個(gè)完整的框架。它包含一個(gè)可快速生成ＷＤＭ驅動(dòng)程序框架的代碼生成向導工具ＤｒｉｖｅｒＷｉｚａｒｄ，而且還帶有許多類(lèi)庫。在用ＤｒｉｖｅｒＷｉｚａｒｄ生成的程序框架中寫(xiě)入相對于設備的特定代碼，編譯后即可得到所需的驅動(dòng)程序。
在利用ＤｒｉｖｅｒＷｏｒｋｓ Ｖ２．７的向導Ｄｒｉｖｅｒ Ｗｉｚａｒｄ完成驅動(dòng)程序的框架時(shí)共有１１個(gè)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(chǎng)商號和設備號，還需填入ＰＣＩ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ ＩＤ和ＰＣＩ Ｒｅｖｉｓｉｏｎ ＩＤ。這四項可以用網(wǎng)上的免費軟件ＰＣＩＴｒｅｅ或ＰＣＩＶｉｅｗ瀏覽ＰＣＩ設備，用這兩個(gè)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，它決定了驅動(dòng)程序檢查設備的方式。本設計選ＳｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｄ，則所有的ＩＲＰ排隊都由系統（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。在設置中斷對話(huà)框中，在ｎａｍｅ欄寫(xiě)入中斷服務(wù)程序的名稱(chēng)，選中創(chuàng )建中斷服務(wù)程序ＩＳＲ?穴Ｃｒｅａｔｅ ＩＳＲ?雪，不選創(chuàng )建延遲程序調用ＤＰＣ（Ｃｒｅａｔｅ ＤＰＣ），選中Ｍａｋｅ ＩＳＲ／ＤＰＣ ｃｌａｓｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，使ＩＳＲ／ＤＰＣ成為設備類(lèi)的成員函數。
其次選中Ｂｕｆｆｅｒ以選取讀寫(xiě)方式，用于描述與Ｉ／Ｏ操作相關(guān)的數據緩沖區。本設計需要快速傳送大量數據，因此采用Ｄｉｒｅｃｔ Ｉ／Ｏ方式。
（４）在第十步中，需要加入與應用程序或者其他驅動(dòng)程序通信的Ｉ／Ｏ控制代碼參量。
２．２ 驅動(dòng)程序模塊框圖和代碼分布
ＰＣＩ設備驅動(dòng)程序模塊包括配置空間的訪(fǎng)問(wèn)模塊、ＩＯ端口模塊、內存讀寫(xiě)模塊和終端模塊等。各模塊之間是對等的。驅動(dòng)程序模塊框圖如圖３所示。
驅動(dòng)程序初始化模塊代碼段放在＃ｐｒａｇｍａ ｃｏｄｅ＿ｓｅｇ（″ＩＮＴ″）和＃ｐｒａｇｍ
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