利用WinDriver開發(fā)PCI設(shè)備驅(qū)動程序

摘要：WinDriver是一套PCI驅(qū)動程序開發(fā)包。它改變了傳統(tǒng)驅(qū)動程序開發(fā)的方法與思路，極在地簡化了驅(qū)動程序的編制;同時，又沒有犧牲驅(qū)動程序的性能，是一套高效、快捷的PCI驅(qū)動程序開發(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)動程序 WinDriver PCI

WinDriver是Jungo公司出版的一個設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)組件，它可以大大加速PCI設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)。作者在實際的項目中采用了WinDriver來開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序，取得了相當(dāng)好的運行效果。從目前國內(nèi)的資料上來看，大多數(shù)設(shè)計人員還是在用DDK、Wtools開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序，因而作者覺得有必要向大家介紹與推薦這個軟件。

WinDriver是一套設(shè)備驅(qū)動程序開發(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)動程序(目前最新的版本V4.32還支持PCMCIA、USB設(shè)備的驅(qū)動程序的開發(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)動程序，不需要熟悉操作系統(tǒng)的內(nèi)核，整個驅(qū)動程序中的所有函數(shù)都是工作在用戶態(tài)下的，通過與 WinDriver的.Vxd或者.Sys文件交互來達到驅(qū)動硬件的目的。由于是一個用戶態(tài)程序，效率的高低也就成了人們選擇WinDriver時關(guān)心的一個問題。大量實踐數(shù)據(jù)表明，WinDriver并沒有通過犧牲系統(tǒng)性能來換取驅(qū)動程序的快速開發(fā)，的確是一個“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。

2 開發(fā)步驟

a.根據(jù)WinDriver的文檔，建議開發(fā)步驟如下：

·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.我們在實際編寫驅(qū)動程序的過程中發(fā)現(xiàn)，完全用WinDriver提供API 來寫驅(qū)動程序比在Wizard生成的框架代碼上修改更為靈活。一般來說，PCI驅(qū)動程序分成3個部分：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也許要更簡便。

3 實例分析

整個驅(qū)動程序的結(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)動代碼，利用這個程序來演示W(wǎng)inDriver的程序結(jié)構(gòu)。這個程序只要稍加修改，就可以用來作為其他PCI卡的驅(qū)動程序的一部分，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.searched.dwVendorId=0x10e8; //AMCC公司供貨號

pciScan.searched.dwDeviceId=0x4750; //AMCC5933的設(shè)備號

WD_PciScanCards (hWD,&pciSxcan); //枚舉PCI槽上的設(shè)備

pciSlot =pciScan.cardSilt[0]; //假設(shè)只有我們一個設(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。這樣我們在做數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動程序時就要注意，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，這樣會在解鎖時損失效率。一個折衷的方法是鎖定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開的程序效率

在使用WinDriver或者VxdTools這類工具時，大家最關(guān)心的一個問題可能就是效率問題。從實踐與分析來看，WinDriver生成的驅(qū)動代碼的效率相當(dāng)?shù)馗?。比如PCI卡的高速數(shù)據(jù)采集涉及到DMA的應(yīng)用，WinDriver提供相應(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，然后直接對這個映射后得到的地址進行 DMA操作。也就是說，與用DDK來直接編寫驅(qū)動程序的區(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。但是這部分代碼實際上屬于初始化工作，這部分的效率高低事實上并不會影響總體上的效率。[!--empirenews.page--]

實際中，用WinDriver編寫的PCI驅(qū)動程序在賽揚466、64M內(nèi)存的機器上，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)計的改變，肯定還有提高余地。

經(jīng)過實際應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)WinDriver這個軟件使用快速，無論是開發(fā)效率還是實際達到的性能指標(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)動程序，對于調(diào)試硬件是一個很好的幫助工具。