PCI設(shè)備WINDOWS驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)
本文主要介紹了在Windows9x操作系統(tǒng)下開發(fā)PCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的方法。關(guān)鍵詞：PCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
PCI設(shè)備概述近幾年來(lái)，隨著諸如圖形處理、圖像處理、三維動(dòng)畫技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)與外設(shè)通信需要處理的數(shù)據(jù)量迅速增加，基于ISA總線的通信方式已經(jīng)不能滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，PCI局部總線的引用就是為了打破高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i。PCI總線的英文全稱是：Peripheral Component Interconnect Special Interest Group,簡(jiǎn)稱PCISIG，即外部器件互連。PCI是先進(jìn)的高性能局部總線，可同時(shí)支持多組外圍設(shè)備，具體表現(xiàn)在：（1） 以33MHz的時(shí)鐘頻率操作，（2） 采用32位數(shù)據(jù)總線，（3） 數(shù)據(jù)傳送率可高達(dá)132MB/s；（4） 支持突發(fā)傳輸，（5） 即總線主控設(shè)備（6） 發(fā)出地址之后，（7） 可以連續(xù)進(jìn)行多次數(shù)據(jù)傳送；（8） 提供了配置空間，（9） 能夠支持即插即用；（10） 支持3.3V電壓，（11） 有利于降低系統(tǒng)功耗。
為了減少開發(fā)難度，縮短開發(fā)周期，我們建議選擇專用芯片。根據(jù)硬件要實(shí)現(xiàn)的功能，選擇芯片。以PLX公司的產(chǎn)品為例，PCI9052提供了5個(gè)局部地址存儲(chǔ)空間、支持中斷、支持從模式數(shù)據(jù)傳輸；PCI9054和PCI9080在PCI9052的基礎(chǔ)上又增加了主模式數(shù)據(jù)傳輸、兩個(gè)獨(dú)立的DMA通道和八個(gè)郵箱寄存器等功能。
驅(qū)動(dòng)程序的模式和開發(fā)工具的選擇以上是對(duì)PCI設(shè)備硬件方面的介紹，為了實(shí)現(xiàn)PCI設(shè)備與計(jì)算機(jī)的通信，還需要開發(fā)PCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序是用來(lái)管理系統(tǒng)資源的可執(zhí)行二進(jìn)制代碼，與操作系統(tǒng)擁有相同的級(jí)別，不同的操作系統(tǒng)支持不同類型的驅(qū)動(dòng)程序。目前在市場(chǎng)上比較流行的操作系統(tǒng)是Windows9x和WindowsNT這兩種系列。Windows9x包括Windows95、Windows98、WindowsME；WindowsNT包括WindowsNT4.0、Windows2000。Windows95支持VXD類型的驅(qū)動(dòng)程序，而WindowsNT支持WDM類型的驅(qū)動(dòng)程序，Windows98兼容Windows95的VXD驅(qū)動(dòng)程序，同時(shí)它又推出一個(gè)新的Win32 Drivers Mode (WDM)驅(qū)動(dòng)類型。這個(gè)新的類型實(shí)際是在Windows NT的驅(qū)動(dòng)模型的基礎(chǔ)上增加了即插即用等內(nèi)容。WDM驅(qū)動(dòng)也可以用在Windows 2000（先前叫Windows NT5.0）中。一個(gè)完善的驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)至少開發(fā)Windows 9X和Windows NT兩個(gè)版本。目前，雖然Windows 2000非常流行，但由于Windows98仍占有相當(dāng)規(guī)模的市場(chǎng)，而且它又兼容Windows95的VXD驅(qū)動(dòng)程序，因此VXD驅(qū)動(dòng)程序仍然實(shí)用。本文只介紹基于Windows9x系統(tǒng)下VXD驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)。VXD是虛擬設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的簡(jiǎn)稱，x 代表各種設(shè)備的名字，如虛擬鍵盤驅(qū)動(dòng)程序(vkd)，虛擬鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)程序(vmd)等等。開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序需要對(duì)硬件進(jìn)行操作，由于Intel 80386以上的微處理器有4個(gè)優(yōu)先級(jí)別：0級(jí)、1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)，一般操作系統(tǒng)運(yùn)行于優(yōu)先級(jí)第0級(jí)上，而用戶程序運(yùn)行在第3級(jí)上，Windows9x操作系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)硬件采取了屏蔽的策略，限制了運(yùn)行于第3級(jí)的應(yīng)用程序?qū)ο到y(tǒng)資源（如中斷控制器、內(nèi)存等）的操作。但VXD運(yùn)行在最高級(jí)特權(quán)級(jí)——第0級(jí)，擁有操作系統(tǒng)的特權(quán)，可以超越這些屏蔽，直接進(jìn)行系統(tǒng)硬件的操作。開發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)采用的主要開發(fā)工具是微軟為設(shè)備開發(fā)者提供的軟件包Device Driver Kit (DDK)。這個(gè)軟件包包括有關(guān)設(shè)備開發(fā)的文檔、編譯需要的頭文件和庫(kù)文件、調(diào)試工具和程序范例。在DDK中還定義了一些設(shè)備驅(qū)動(dòng)可以調(diào)用的系統(tǒng)底層服務(wù)，如DMA服務(wù)、中斷服務(wù)、內(nèi)存管理服務(wù)、可安裝文件系統(tǒng)服務(wù)等等。這些都是編寫設(shè)備驅(qū)動(dòng)所必須的。但由于Windows 95的DDK主要使用匯編語(yǔ)言描述，代碼可讀性不強(qiáng)，開發(fā)起來(lái)比較困難。因此，我們?cè)赪indows 9x操作系統(tǒng)中采用了Numega公司的產(chǎn)品VtoolsD。VtoolsD是基于C/C++的，支持Borland C++和Visual C++，代碼可讀性強(qiáng)，使用和維護(hù)都較Windows DDK容易。
驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)編寫設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的目的是使被驅(qū)動(dòng)的硬件可以管理系統(tǒng)資源，與PC機(jī)系統(tǒng)兼容，正常工作，通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，多個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)使用這些資源（如內(nèi)存、I/O、中斷源等），實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程并行運(yùn)行。驅(qū)動(dòng)程序是針對(duì)具體硬件設(shè)計(jì)的，不同硬件有不同的驅(qū)動(dòng)程序，下面僅討論開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序幾個(gè)必要的通用的步驟。1、PCI配置空間簡(jiǎn)介每個(gè)PCI設(shè)備都有自己的配置空間，用于支持即插即用，使之滿足現(xiàn)行的系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)。下面對(duì)PCI配置空間做一下簡(jiǎn)要介紹。配置空間是一容量為256字節(jié)并具有特定結(jié)構(gòu)的地址空間。這個(gè)空間又分為頭標(biāo)區(qū)和設(shè)備有關(guān)區(qū)兩部分。頭標(biāo)區(qū)的長(zhǎng)度是64字節(jié)，每個(gè)設(shè)備都必須配置該區(qū)的寄存器。該區(qū)中的各個(gè)字段用來(lái)唯一地識(shí)別設(shè)備。其余的192字節(jié)因設(shè)備而異。配置空間的頭標(biāo)區(qū)64個(gè)字節(jié)的使用情況如圖1示。為了實(shí)現(xiàn)即插即用，系統(tǒng)可根據(jù)硬件資源的使用情況，為PCI設(shè)備分配新的資源。因此編寫設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序重點(diǎn)是獲得基址寄存器（Base Address）和中斷干線寄存器的內(nèi)容。配置空間共有六個(gè)基址寄存器和一個(gè)中斷干線寄存器，具體用法如下：PCI Base Address 0寄存器：系統(tǒng)利用此寄存器為PCI接口芯片的配置寄存器分配一段PCI地址空間，通過(guò)這段地址我們可以以內(nèi)存映射的形式訪問(wèn)PCI接口芯片的配置寄存器。PCI Base Address 1寄存器：系統(tǒng)利用此寄存器為PCI接口芯片的配置寄存器分配一段PCI地址空間，通過(guò)這段地址我們可以以I/O的形式訪問(wèn)PCI接口芯片的配置寄存器。PCI Base Address 2、3、4、5寄存器：系統(tǒng)BIOS利用這些寄存器分配PCI地址空間以支持PCI接口芯片的局部配置寄存器0、1、2、3的訪問(wèn)。在所有基址寄存器中，第0位均為只讀位，表示這段地址映射到存儲(chǔ)器空間還是I/O空間，如果是“1”表示映射到I/O空間，如果是“0”則表示映射到存儲(chǔ)器空間。中斷干線寄存器（Interrupt Line）：用于說(shuō)明中斷線的連接情況，這個(gè)寄存器的值與標(biāo)準(zhǔn)8259的IRQ編號(hào)（0~15）對(duì)應(yīng)。
設(shè)備識(shí)別號(hào) 供應(yīng)商識(shí)別號(hào)狀態(tài)寄存器 命令寄存器分類代碼 修改版本自測(cè)試 頭標(biāo)類型 延時(shí)計(jì)數(shù) Cache基址寄存器保留保留擴(kuò)展ROM基址寄存器保留保留Max-Lat Min-Gnt中斷引腳 中斷干線
圖1 配置空間頭標(biāo)區(qū)
2、設(shè)備初始化PCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序要完成識(shí)別PCI器件、分配PCI硬件資源、響應(yīng)PCI器件中斷等功能，這就需要訪問(wèn)PCI配置空間來(lái)獲得必需的參數(shù)。實(shí)現(xiàn)在Windows9x操作系統(tǒng)下訪問(wèn)PCI配置空間可以利用PCI系
標(biāo)簽： PCI設(shè)備 WINDOWS 驅(qū)動(dòng)程序
