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。