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PCI傳輸卡的WDM驅動程序設計
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)傳輸卡驅動程序，并詳細分析了一個應用實例。ＰＣＩ總線規(guī)范是為提高微機總線的數(shù)據(jù)傳輸速度而制定的一種局部總線標準。在設計自行開發(fā)的基于ＰＣＩ總線的數(shù)據(jù)傳輸設備時，需要開發(fā)相應的設備驅動程序。通常開發(fā)ＰＣＩ設備驅動程序有多種模式，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模式的驅動程序。
１ ＷＤＭ模式驅動程序
１．１ ＷＤＭ模式（Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｄｅｌ）
Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００對驅動程序的編寫不再基于以往的Ｗｉｎ３．ｘ和Ｗｉｎ９ｘ下的ＶｘＤ（虛擬設備驅動程序）結構，而是基于一種新的驅動模型——ＷＤＭ（Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｄｅｌ）。
ＷＤＭ為Ｗｉｎｄｏｗｓ９８／２０００／ＸＰ操作系統(tǒng)的設備驅動程序的設計提供了統(tǒng)一的框架。ＷＤＭ來源于Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ的分層３２位設備驅動程序模型（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 設備驅動程序
設備驅動程序是操作系統(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用程序的請求就創(chuàng)建一個Ｉ／Ｏ請求包（ＩＲＰ）的數(shù)據(jù)結構，并將其作為參數(shù)傳遞給驅動程序。驅動程序通過識別ＩＲＰ中的物理設備對象（ＰＤＯ）來區(qū)別是發(fā)送給哪一個設備。ＩＲＰ結構中存放請求的類型、用戶緩沖區(qū)的首地址、用戶請求數(shù)據(jù)的長度等信息。驅動程序處理完這個請求后，在該結構中填入處理結果的有關信息，調用ＩｏＣｏｍｐｌｅｔｅＲｅｑｕｅｓｔ將其返回給 Ｉ／Ｏ管理器，用戶應用程序的請求隨即返回。訪問硬件時，驅動程序通過調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)、調試和檢測Ｗｉｎｄｏｗｓ平臺下設備驅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 應用實例
本文利用ＰＣＩ專用接口芯片ＰＣＩ９０５２設計了一個數(shù)據(jù)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得到的視頻信號經過調理電路，生成的視頻調理信號通過Ａ／Ｄ轉換器進行數(shù)字化處理，送入ＦＩＦＯ中。在ＣＰＬＤ的控制下，數(shù)據(jù)經過ＰＣＩ９０５２送入ＰＣＩ總線，再傳送到計算機內存中，并顯示在監(jiān)視器上。驅動程序必須實現(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驅動程序框架的代碼生成向導工具ＤｒｉｖｅｒＷｉｚａｒｄ，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備的特定代碼，編譯后即可得到所需的驅動程序。
在利用ＤｒｉｖｅｒＷｏｒｋｓ Ｖ２．７的向導Ｄｒｉｖｅｒ Ｗｉｚａｒｄ完成驅動程序的框架時共有１１個步驟，其中關鍵步驟有：
（１）在第四步中選中ＰＣＩ，并在ＶｅｎｄｏｒＩＤ和ＤｅｖｉｃｅＩＤ中分別輸入廠商號和設備號，還需填入ＰＣＩ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ ＩＤ和ＰＣＩ Ｒｅｖｉｓｉｏｎ ＩＤ。這四項可以用網上的免費軟件ＰＣＩＴｒｅｅ或ＰＣＩＶｉｅｗ瀏覽ＰＣＩ設備，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，它決定了驅動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(tǒng)（即Ｉ／Ｏ管理器）完成。
（３）第九步是最關鍵的一步。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。在設置中斷對話框中，在ｎａｍｅ欄寫入中斷服務程序的名稱，選中創(chuàng)建中斷服務程序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操作相關的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。本設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，需要加入與應用程序或者其他驅動程序通信的Ｉ／Ｏ控制代碼參量。
２．２ 驅動程序模塊框圖和代碼分布
ＰＣＩ設備驅動程序模塊包括配置空間的訪問模塊、ＩＯ端口模塊、內存讀寫模塊和終端模塊等。各模塊之間是對等的。驅動程序模塊框圖如圖３所示。
驅動程序初始化模塊代碼段放在＃ｐｒａｇｍａ ｃｏｄｅ＿ｓｅｇ（″ＩＮＴ″）和＃ｐｒａｇｍ
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