摘 ?要： WinDriver是一套PCI驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)包。它改變了傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)的方法與思路,極大地簡化了驅(qū)動(dòng)程序的編制;同時(shí),又沒有犧牲驅(qū)動(dòng)程序的性能,是一套高效、快捷的PCI驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)軟件包。特別適合專業(yè)硬件人員的使用。
關(guān)鍵詞： 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序? WinDriver? PCI
?
??? WinDriver是Jungo公司出版的一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)組件,它可以大大加速PCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)。作者在實(shí)際的項(xiàng)目中采用了WinDriver來開發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,取得了相當(dāng)好的運(yùn)行效果。從目前國內(nèi)的資料上來看,大多數(shù)設(shè)計(jì)人員還是在用DDK、Vtools開發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,因而作者覺得有必要向大家介紹與推薦這個(gè)軟件。
WinDriver是一套設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)組件,它的目的就是方便Windows程序員快速開發(fā)出PCI/ISA設(shè)備的Windows驅(qū)動(dòng)程序(目前最新的版本V4.32還支持PCMCIA、USB設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā),并且除了支持Windows9X/NT系統(tǒng)外,還有支持Unix、Windows CE的版本推出)。利用WinDriver開發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,不需要熟悉操作系統(tǒng)的內(nèi)核,整個(gè)驅(qū)動(dòng)程序中的所有函數(shù)都是工作在用戶態(tài)下的,通過與WinDriver的.Vxd或者.Sys文件交互來達(dá)到驅(qū)動(dòng)硬件的目的。由于是一個(gè)用戶態(tài)程序,效率的高低也就成了人們選擇WinDriver時(shí)關(guān)心的一個(gè)問題。大量實(shí)踐數(shù)據(jù)表明,WinDriver并沒有通過犧牲系統(tǒng)性能來換取驅(qū)動(dòng)程序的快速開發(fā),的確是一個(gè)“像開發(fā)用戶態(tài)程序那樣簡單,像核心態(tài)程序那樣高效”[1]的開發(fā)工具。
圖1是WinDriver的體系結(jié)構(gòu)圖。
1 WinDriver主要特征
·提供了從用戶層訪問硬件的簡單方法;
·能夠方便地將性能要求特別苛刻的部分通過Windriver提供的API插入到核心態(tài)模式運(yùn)行,提高執(zhí)行效率;
·對主流PCI接口芯片(AMCC、PLX、V3系列)提供了很好的支持;
·可以利用常見的軟件開發(fā)平臺(Visual C++、Borland C++、VB4、Java、Delphi);
·支持I/O、DMA、中斷處理,支持PCI、ISA、EISA設(shè)備的開發(fā);
·無需DDK以及核心態(tài)程序開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)。
2 開發(fā)步驟
a.根據(jù)WinDriver的文檔,建議開發(fā)步驟如下:
· 打開WinDriver? Wizard,利用Wizard來分析待開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序的卡,然后自動(dòng)生成驅(qū)動(dòng)程序的框架代碼;
· 修改代碼,加入定制功能;
· 在用戶態(tài)執(zhí)行與調(diào)試代碼;
· 將性能苛刻部分插入到核心態(tài);
b.我們在實(shí)際編寫驅(qū)動(dòng)程序的過程中發(fā)現(xiàn),完全用WinDriver提供的API來寫驅(qū)動(dòng)程序比在Wizard生成的框架代碼上修改更為靈活。一般來說,PCI驅(qū)動(dòng)程序分成3個(gè)部分:初始化部分,對硬件資源的訪問函數(shù)庫、具體調(diào)用部分。其中,后面兩個(gè)部分對于不同的硬件都是基本一致的。比如說,我們先后開發(fā)的基于AMCC5933與PLX9052的PCI接口卡,對于他們的硬件資源訪問,用的都是WinDriver下面相同的API;兩者開發(fā)的不同只在于初始化時(shí)對于硬件資源的鎖定。所以只要開發(fā)出了針對一種接口芯片的系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)代碼后,以后一般只要修改接口芯片的ID值及一些寄存器的偏移值，就能夠移植了,比每次生成不同的框架代碼再改動(dòng)也許要更簡便。
3 實(shí)例分析
整個(gè)驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)大致如下：
????· 打開WinDriver設(shè)備；
????· 查找我們要訪問的PCI設(shè)備；
????· 枚舉該設(shè)備的資源(內(nèi)存、I/O、中斷);
· 鎖定該設(shè)備的資源只能為我們所用，不能被其他程序訪問;
· 訪問板上的資源;
· 解鎖資源;
· 關(guān)閉WinDriver設(shè)備。
以下為一段使用WinDriver開發(fā)的AMCC5933DMA的驅(qū)動(dòng)代碼,利用這個(gè)程序來演示W(wǎng)inDriver的程序結(jié)構(gòu)。這個(gè)程序只要稍加修改,就可以用來作為其他PCI卡的驅(qū)動(dòng)程序的一部分,例如PLX9050、9054。為了節(jié)省篇幅,省略了變量說明部分。程序中出現(xiàn)的變量大都由其名稱可以反映含義,具體可以參見WinDriver的設(shè)計(jì)文檔中的說明。
hWD=WD_Open();????????????? ???//打開WinDriver設(shè)備,每次使用前必須調(diào)用;
pciScan.searchId.dwVendorId=0x10e8；???? ?//AMCC公司供貨號
pciScan.searchId.dwDeviceId=0x4750；
???????????????????????????????????????????? ?//AMCC5933的設(shè)備號
WD_PciScanCards (hWD， &pciScan)；
???????????????????????????????????????????? ?//枚舉PCI槽上的設(shè)備
pciSlot=pciScan.cardSlot[0]； ?? //假設(shè)只有我們一個(gè)設(shè)備,得到設(shè)備槽的號碼
pciCardInfo.pciSlot=pciSlot；
WD_PciGetCardInfo(hWD，&pciCardInfo)；? //得到該設(shè)備槽上的設(shè)備信息
Card=pciCardInfo.Card；???? //Card為一個(gè)反映PCI卡上資源的結(jié)構(gòu)
cardReg.Card=Card；
WD_CardRegister(hWD，&cardReg)；???????? //向核心態(tài)登記,鎖定卡上資源
Item=Card.Item[2]；???? ??? //將卡上的號為2的資源賦給Item
if(Item.item==ITEM_MEMORY)
{
????regAddr=Item.I.Mem.dwUserDirectAddr；? //得到PCI卡上的內(nèi)存映射到用戶態(tài)的地址
??? }
??? Dma1.dwBytes=4*dwDWord；
??? Dma1.pUserAddr=pBuffer1；
??? Dma1.dwOptions=0；
??? WD_DMALock(hWD，&Dma1)；??????????? ?? //鎖定用于DMA的內(nèi)存資源
??? 至此與PCI卡上的內(nèi)存進(jìn)行DMA傳輸?shù)臏?zhǔn)備已經(jīng)完成,下面只要寫相應(yīng)的控制字就可以啟動(dòng)DMA操作了。
4 常見問題的解答
??? (1)評估版本的功能限制及其解決
??? 評估版本除了30天的限制外，與正式版本相比還有3個(gè)限制。其中影響最大的是所有的關(guān)閉函數(shù)(DMA鎖定內(nèi)存的解鎖,資源的關(guān)閉...)都加了延時(shí)。這樣我們在做數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)程序時(shí)就要注意,最好只分配一次資源。比如說做DMA操作,不要反復(fù)地鎖定內(nèi)存,這樣會(huì)在解鎖時(shí)損失效率。一個(gè)折衷的方法是鎖定DMA內(nèi)存后,一旦這塊內(nèi)存寫滿后,就將其中數(shù)據(jù)拷到用戶態(tài)程序分配的大內(nèi)存中去。
(2)用WinDriver開發(fā)的程序效率
在使用WinDriver或者VxdTools這類工具時(shí),大家最關(guān)心的一個(gè)問題可能就是效率問題。從實(shí)踐與分析來看,WinDriver生成的驅(qū)動(dòng)代碼的效率相當(dāng)?shù)馗摺１热鏟CI卡的高速數(shù)據(jù)采集涉及到DMA的應(yīng)用,WinDriver提供了相應(yīng)的API來將卡上的內(nèi)存映射到用戶態(tài)程序所能直接訪問的地址空間中,然后直接對這個(gè)映射后得到的地址進(jìn)行DMA操作。也就是說,與用DDK來直接編寫驅(qū)動(dòng)程序的區(qū)別就在于地址映射的操作上,在這部分工作上面,用WinDriver的API肯定沒有直接用DDK寫的專門面向特定硬件優(yōu)化的代碼來得高效。但是這部分代碼實(shí)際上屬于初始化工作,這部分的效率高低事實(shí)上并不會(huì)影響總體上的效率。
實(shí)際中,用WinDriver編寫的PCI驅(qū)動(dòng)程序在賽揚(yáng)466、64M內(nèi)存的機(jī)器上,在8位模式下可以穩(wěn)定地采集4~8Mbytes/s的數(shù)據(jù)。而且隨著硬件設(shè)計(jì)的改變,肯定還有提高余地。
經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)WinDriver這個(gè)軟件使用快速,無論是開發(fā)效率還是實(shí)際達(dá)到的性能指標(biāo)都相當(dāng)令人滿意。特別對于硬件開發(fā)人員來說,可以不必了解繁瑣的操作系統(tǒng)的內(nèi)核知識,就可以快速地開發(fā)出驅(qū)動(dòng)程序,對于調(diào)試硬件是一個(gè)很好的幫助工具。
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參考文獻(xiàn)
1 Applied Micro Circuit? Corporation.PCI PRODUCTS DATA BOOK
2 Jungo? Corporation.WinDriver V4.0 Developer＇s Guide
3 PLX Corporation. PCI 9052 Data Book