基于數(shù)字中頻接收機(jī)總線驅(qū)動開發(fā)的研究

0 引言

CFL-03 型風(fēng)溫廓線雷達(dá)數(shù)字中頻接收機(jī)主要完成中頻模擬信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字下變頻、數(shù)字濾波等處理，最終生成數(shù)字I、Q 信號，通過PCI9054 總線以DMA方式送到工控機(jī)內(nèi)存中，由信號處理軟件進(jìn)行時域積累、脈壓、去直流、加窗、FFT 變換，形成多譜勒功率譜密度分布數(shù)據(jù)，再進(jìn)行譜積累、譜估計等處理。

1 PCI9054 芯片簡介

PCI9054 是由美國PLX 公司生產(chǎn)的先進(jìn)的PCI I/O 加速器，采用了先進(jìn)的PLX 數(shù)據(jù)流水線結(jié)構(gòu)技術(shù)，符合PCI 本地總線規(guī)范2.2 版;針對不同的處理器及局部總線特性，有M、C、J 三種模式可選;配有可選的串行E2PROM 接口，本地總線時鐘可與PCI 時鐘異步。PCI9054 內(nèi)部有6 種可編程的FIFO,以實現(xiàn)零等待突發(fā)傳輸及本地總線與PCI 總線之間的異步操作;支持主模式、從模式、DMA 傳輸方式，被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中，是目前主控設(shè)備PCI 橋接器的主流芯片。

2 環(huán)境搭建

開發(fā)工具由Visual C++ 6.0、Windows XP DDK 和Compuware DriverStudio 3.1 組成。首先，按照Visual C++ 6.0、Windows XP DDK、Compuware DriverStudio 3.1 的順序安裝這三個軟件。其次，DriverStudio 安裝之后，在Visual C++6.0 編成工具欄中自動添加了一個菜單DriverStudio.然后，在Visual C++ 6.0 中打開DriverWorks\source 目錄下的VdwLibs.

dsw,之后選擇DriverStudio工具欄的DDK Build Setting,設(shè)置DDK 所在的目錄，例如D :\WINDDK\2600.最后，選擇Batch Build 菜單，點(diǎn)擊Rebuild All,創(chuàng)建自己的庫文件。否則編譯WDM 程序時，將出現(xiàn)編譯錯誤。

3 PCI 驅(qū)動程序的創(chuàng)建

創(chuàng)建一個PCI 驅(qū)動程序框架的一般順序是：點(diǎn)擊開始→程序→ Compuware DriverStudio → develop → driver wizards.

在彈出一個選擇驅(qū)動程序工程類型的界面后，即可選擇第一個DriverWorks project.接下來便可按照圖1 所示的步驟選擇默認(rèn)。

創(chuàng)建驅(qū)動程序框架時，需要聲明所需的資源，如存儲器空間和I/O 空間，中斷和DMA 等。其方法可按圖2 所示的步驟均選擇默認(rèn)，直到結(jié)束。

這樣，通過上述步驟就生成了一個工作區(qū)和兩個工程，兩個工程分別是驅(qū)動程序和WIN32 控制臺的應(yīng)用程序，可用于測試?？蚣艹绦蛏珊螅€需要進(jìn)行修改，以實現(xiàn)本項目修改時，首先應(yīng)配置E2PROM 的值，因為PC19054 的初始化是根據(jù)其配置E2PROM中的值來進(jìn)行的;其次，本項目采用DMA方式傳輸。DMA 傳輸指無需CPU 的控制，在2 個存儲區(qū)進(jìn)行直接的數(shù)據(jù)傳輸。此外，還需要重寫DMA 啟動函數(shù)DMAStart()，設(shè)置每次DMA 傳輸所需的PCI 地址( 主機(jī)物理內(nèi)存地址)、本地地址、傳輸大小、傳輸方向等，并置DMA 啟動位。這樣，每次數(shù)據(jù)捕獲滿而中斷到來，要啟動DMA 傳輸時，只需調(diào)用DMAStart() 函數(shù)即可。下面重點(diǎn)介紹DMA 程序的執(zhí)行過程：

(1)插入PCI 卡，總線驅(qū)動掃描到新硬件，硬件安裝向?qū)崾景惭b，導(dǎo)入INF 文件。由I/O 管理器打開sys 文件，執(zhí)行DriverEntry 例程，然后執(zhí)行AddDevice 例程。

(2) 重啟系統(tǒng)。系統(tǒng)在啟動時， 發(fā)出IRP_MJ_START.驅(qū)動捕獲此IRP, 并執(zhí)行OnStartDevice() 例程，完成系統(tǒng)初始化。包括系統(tǒng)的資源列表、KDmaAdapter、KcommonDmaBuffer、中斷和DPC.

(3)當(dāng)執(zhí)行用戶程序的“讀”或“寫”時，用戶程序向驅(qū)動發(fā)出IRP_MJ_READ 或IRP_MJ_WRITE,于是執(zhí)行Read()(或Write())例程。由于使用了IRP 串行技術(shù)，在例程最后調(diào)用QueueIrp()，就將執(zhí)行IRP的操作交給了StartIo 例程來完成。

(4)在StartIo 中，調(diào)用SerialRead() 例程(或SerialWrite()例程)。

(5) 在SerialRead() 例程中， 創(chuàng)建DMA 傳輸控制類KDmaTransfer *m_CurrentTransfer 的實例。

(6)m_CurrentTransfer->Initiate() 例程，調(diào)用回調(diào)函數(shù)OnDmaReady.OnDmaReady 檢測DMA 有無結(jié)束，結(jié)束則使用Terminate()，如果沒有結(jié)束，則調(diào)用DMAStart()。

(7)DMAStart() 通過寫9054 寄存器，完成DMA 操作。

在完成一次后，會產(chǎn)生一個中斷。

(8)ISR 服務(wù)例程會捕獲此中斷要求。在清除了中斷標(biāo)志后，調(diào)用DPC 服務(wù)例程。

(9)DPC 例程中， 調(diào)用m_CurrentTransfer->Continue()例程，則程序回到(6)步。

修改了程序之后，再設(shè)置工程PCI9054 為當(dāng)前工程，執(zhí)行build 菜單下的rebuild all,生成PCI9054.sys 并編譯成功后，PCI 板卡就可以安裝了。

4 常見錯誤及解決辦法

在調(diào)試過程中容易出現(xiàn)的錯誤及解決方法如下：

(1)fatal er ror LNK1181 : cannot open input f ile

“…\DriverStudio\DriverWorks\lib\I386\checked\vdw_wdm.lib”

解決辦法：編譯…\Compuware\DriverStudio\DriverWorks\source 目錄下的VdwLib.dsw工程，得到vdw_wdm.lib 文件。

原因分析：配置開發(fā)環(huán)境時，安裝DriverStudio3.1 時缺失\DriverWorks\Source\vdwlibs.dsw 目錄下的vdw_wdm.lib 文件，需要重新編譯。

(2)fatal error C1083: Cannot open include file: 'warning.h':

No such file or directory

解決辦法：DriverStudio 菜單→ DDK Build Setting… 中選擇我們先前安裝的DDK 的目錄，假如安裝的目錄是D :

\WINDDK\2600,這樣就可以編譯通過。

原因分析：未選中DDK 環(huán)境。

(3) fatal error C1051 : program database file, ‘…\compuware\

driverstudio\driverworks\source\obj\i386\wdmchecked\

vdw_wdm.pdb', has an obsolete format, delete it and recompile

解決辦法：只要把連接目錄下的文件刪除再編譯一次就可以了。

(4) Linking with DDK linker…

LINK : fatal error LNK1181 : cannot open input file'ntstrsafe.lib'

Error executing link.exe.

解決辦法：在工程→設(shè)置→連接選框中把ntstrsafe.lib 這個連接項去掉，或者從2003DDK中復(fù)制一份即可。

原因分析：這個文件在xpDDK 里面是沒有的，在2003DDK 里面有。

(5) CVTRES : fatal error CVT1102 : out of memory ; 40bytes required

LINK : fatal error LNK1123 : failure during conversion toCOFF :file invalid or corrupt

解決辦法：將VC 中的cvtres.exe 復(fù)制，替換ddk 中的cvtres.exe, 各自路徑為D :\WINDDK\2600\bin\x86 和D :

\Program Files\VC++\Bin.

(6) E :\pci\PCI\PCI905~1.2\sys>call D :\Program Files\DDK\bin\setenv.bat D :\Program Files\DDK chk

D :\Program 不是內(nèi)部或外部命令，也不是可運(yùn)行的程序或批處理文件。

E :\pci\PCI\PCI905~1.2\sys>build.exe -ceZ

build.exe 不是內(nèi)部或外部命令，也不是可運(yùn)行的程序或批處理文件。

Tool returned code : 0

能生成。sys 文件，但是加載DDK 的build with build.exe出現(xiàn)這個錯誤。

解決辦法：利用DDK 下的Win XP Checked Build Environment找到放置驅(qū)動的目錄進(jìn)行build -ceZ.中間如果出現(xiàn)BUILD :Compile errors : not linking … didirectory 錯誤，此錯誤產(chǎn)生原因是DDK 的安裝目錄不能有空格。例如，原先的目錄是D :\Program Files\DDK,改成D :\WINDDK 即可。

(7) 安裝驅(qū)動時還出現(xiàn)“無法安裝硬件驅(qū)動”信息。

原因分析：產(chǎn)生這個問題的原因很多，本項目在調(diào)試時，發(fā)現(xiàn)EEPROM 的配置文件有問題，其中一個數(shù)據(jù)位寫入錯誤，修改配置文件后才能使用。

5 結(jié) 語

CFL-03 型風(fēng)溫廓線雷達(dá)數(shù)字中頻接收機(jī)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉屑~，PCI9054 又是數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄?，正確地進(jìn)行驅(qū)動開發(fā)和數(shù)據(jù)采集對于整個系統(tǒng)的運(yùn)行有著重要的意義。采用VC6.0+DDK+DriverStudio 這種模式，優(yōu)點(diǎn)在于不僅能夠進(jìn)行硬件開發(fā)，還能很好地進(jìn)行調(diào)試，從而更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求。此外，對于PCI9054 驅(qū)動開發(fā)，還可以采用WinDriver7.0 進(jìn)行開發(fā)，能夠縮短開發(fā)周期和調(diào)試時間，達(dá)到很好的經(jīng)濟(jì)效益。