Windows CE．net的AD7854驅動程序開發(fā)

引 言
    AD7854是一款高速、低功耗的12位并行接口模數轉換芯片，其工作電壓范圍是3～5 V，采樣頻率最高為200 kHz。由于AD7854在正常的工作模式下功耗為5．4mW，在節(jié)電模式下功耗為3．6μW，因此在便攜式設備中得到廣泛的應用。AD7854具有自校準和系統校準功能，可確保其精確地工作。AD7854含有片上采樣保持電路和片上參考電壓(2．5 V)，從而使外圍電路設計得以簡化。當前，在先進的便攜設備中，大量引進嵌入式操作系統對系統資源進行管理，因此開發(fā)硬件設備的驅動成為構建便攜式系統的一個重要工作。本文以S3C2410為處理器，開發(fā)了基于Windows CE．net的AD7854驅動程序，詳細闡述Windows CE．net下A137854流接口驅動程序的實現過程及相關內容。

1 AD7854與S3C2410的擴展設計
    為確保AD7854在S3C2410的控制下完成采樣和模數轉換，必須合理地設計接口電路。AD7854為12位并行模數轉換芯片，S3C2410是32位微處理器，因此，一次讀操作即可完成AD7854轉換結果的讀取。但是，對于AD7854校準寄存器的讀操作以及對各寄存器的寫操作都需要2個讀或寫操作，因此，統一使用2個讀／寫操作完成對AD7854的操作，即僅選用AD7854的低8位數據線作為數據傳送通道。
    為了提高S3C2410的驅動能力，在S3C2410與外設之間加入了一個雙向數據緩沖器74LVCl6245。設計的A／D轉換接口電路原理如圖1所示。

2 WindOWS CE．Ret設備驅動簡介
    Windows CE．net設備驅動模型主要有兩種：本機設備驅動與流接口設備驅動。不同的驅動模型只能通過它們的軟件接口來區(qū)別，而不是它們適用的設備。驅動程序模型決定其輸出的軟件接口。
    本機設備驅動程序適于集成到基于Windows CE．net平臺的設備，如通用LED驅動和電源驅動等。每種本機設備驅動程序都有精確的要求和特殊的目的，微軟提供了定制接口的方式來支持內部設備驅動程序。一般來說，只有OEM開發(fā)商對本機設備驅動程序感興趣，而獨立硬件銷售商只開發(fā)附加的硬件驅動程序。Windows CE．net平臺生成器(platform builder)提供本機設備驅動程序的樣本，可考慮把本機設備驅動程序樣本應用到自己的平臺上，而無需再從頭開發(fā)自己的本機驅動程序。
    流接口設備驅動程序是一般類型的設備驅動程序。它表現為用戶一級的動態(tài)DLL，用來導出一組固定的函數，稱為“流接口函數”。應用程序可以通過文件系統接口函數(API)訪問這些接口函數，從而調用驅動程序，驅動硬件設備進行工作。在流接口驅動程序中，驅動程序負責把外設抽象成一個文件，而應用程序則使用操作系統提供的API對外設進行訪問。流接口驅動程序幾乎支持任何類型的、可以連接到基于Windows CE．net平臺的外部設備，例如打印機、調制解調器等。本文介紹的AD7854驅動也是采用流接口驅動模型，屬于流接口驅動的范疇。流接口設備驅動的體系結構如圖2所示。

3 AD7854驅動設計與實現
    由圖l所示的硬件電路可知，AD7854被直接映射到系統的內存，它的物理地址是Oxl0000000，因此，該設備的驅動程序可以選用單片式流接口設備驅動模型。同時S3C24lO采用中斷的方式對AD7854的轉換結果進行讀取并啟動下一次的轉換。因此，開發(fā)A／D驅動主要由兩個部分組成：內核部分和流接口函數部分。內核部分主要完成中斷的處理，包括物理中斷到邏輯中斷的轉換，中斷的使能、禁止，喚醒中斷服務線程等工作；流接口函數部分主要通過實現Windows CE．net提供的接口函數完成對A137854的讀、寫操作。
3．1 AD7854中斷在WindOWS CE中的處理
    內核部分主要是修改Windows CE．net中與中斷相關的內核文件，完成物理中斷到邏輯中斷的映射。由圖1可知，AD7854占用外部中斷0(EINTO)。為了讓操作系統能夠處理外部中斷O，必須對其關于中斷處理的內核代碼進行修改。主要修改的內核文件如下：
    ①修改％WIN(2ER()0T％＼PLATFORM＼SMDK2410＼INC＼oalintr．h文件；
    ②修改％WINCEROOT％＼PLATFORM＼smdk2410＼kernel＼hal＼arm＼armint．c文件中的OEMInterrupt Han—dler()函數；
    ③在中斷服務線程(IST)中調用InterruptEnable()、InterruptDisable()、InterruptDone()等函數對中斷進行操作時，系統內核調用OEMInterTuptEnable()、()EMInter—ruptDisable()、()EMInterruptDone()，對中斷寄存器進行設置，完成中斷允許、中斷禁止和中斷完成操作。對這3個OEM函數的修改，是通過修改％WINCERO0T％＼PLATFORM＼smdk2410＼kernel＼hal＼cfw．c文件完成的。
    內核文件的修改可以參照內核文件函數的具體實現來完成。經過對Windows CE．net內核文件的修改，完成了物理中斷EINTO到邏輯中斷號SYSINTR_ADC的映射。至此，就可以利用Windows CE．net提供的API函數，通過對邏輯中斷SYSINTR_ADC的處理來完成物理中斷零的操作。
3．2 AD7854流接口函數的實現
    流接口驅動程序實質上就是一個動態(tài)鏈接庫，在Windows CE．net中，流接口函數一共有10個。這些流接口函數并不需要每個都要有具體的實現代碼，關鍵是要根據設備的具體工作流程來完成相應的接口函數。本設計中開發(fā)的AD7854的驅動程序主要實現的接口函數為：XXX_Deinit、XXX_Init、XXX_Open、XXX_Close、XXX_Read、XXX_Write。XXX為設備文件名的前綴，由于開
發(fā)的是模數轉換芯片的驅動，故在此將該前綴命名為“ADC”。以下具體介紹在Platform Builder開發(fā)環(huán)境下AD7854驅動的開發(fā)過程。
    首先，在。Platform Builder4．2開發(fā)環(huán)境下為AD7854的驅動建立一個WCE Dynamic—Link Library工程，隨后就可以在該工程下完成各流接口函數。流接口函數的實現需要完成兩個主要方面的工作：AD7854數據結構的建立和各接口函數代碼的實現。
    (1)AD7854的數據結構
    在編寫流接口函數之前，應該定義設備的數據結構，這是對現實設備的抽象。根據AD7854在操作中所涉及的CPU相關存儲器以及AD7854內部操作的需要，現將AD7854抽象成以下結構類型：

    AD7854的數據結構可以看作是與AD7854相關的邏輯體。通過WindowsCE．net提供的內存映射函數VirtualAl—loe()和VirtualCopy()，可以將邏輯體與具體的物理地址關聯起來，完成對物理存儲器的設置。
    (2)流接口函數的開發(fā)
    流接口函數為應用程序操作硬件提供統一的接口，完成對硬件的抽象工作。一個流接口函數實質上就是提供某一特定功能的模塊，根據硬件的不同，各接口函數實現的內容千差萬別。有的接口函數需要很多的代碼，有的就是一個空的函數體。在AD7854驅動的接口函數中，初始化函數以及讀寫函數是主要的接口函數，本文結合硬件具體介紹其實現過程：
    ①PADC_CONTEXT ADC_Init(LPCTSTR pCon—text，LPCVOID lpvBusContext)。該接口函數在驅動程序加載時，由設備管理器調用。在該函數中主要完成硬件初始化工作，如映射設備的物理內存、配置相關寄存器、創(chuàng)建中斷事件、中斷服務線程等。
    ADC_Init函數需按照一定的順序完成驅動的初始化工作，其內部函數的調用順序如圖3所示。ADC_Init調用成功以后，將返回AD7854結構體的首地址——pADC，同時表明該驅動加載成功。
    ②DWORD ADC_Read(PADC_CONTEXT pADC，PUCHAR pBuffer，DWORD Count)。該接口函數主要完成對AD7854．的讀操作，代碼是對操作的抽象。為了更好地體現開發(fā)過程，首先介紹一下AD7854的讀操作過程。AD7854一次輸出16位數據，分成2次輸出(高8位、低8位)。在讀寫時序中，除了通過對CPU的存儲寄存器的相關配置以滿足時間上的要求外，另一個重要的地方就是注意滿足高字節(jié)使能輸出引腳(HBEN)的需要。具體是在輸出高字節(jié)時，該引腳應輸入高電平。AD7854輸出一次16位數據時有兩種輸出方式：其一就是高8位先輸出，然后是低8位輸出(與此相對應，HBEN引腳在AD7854讀時序中第1個字節(jié)為高電平，第2個字節(jié)為低電平)；其二剛好相反。
    由圖3可知，HBEN的電平由S3C2410的地址線O確定，因此在一個AD7854的讀時序中地址線O應改變一次自己的狀態(tài)。同時AD7854的片選與LnGCS2相連，這也就構成了AD7854的兩個讀物理地址：0x1000 0000和0x1000 0001。在本設計中，規(guī)定先讀低8位數據然后為高8位，因此地址線應先送出Oxl000 0000然后送出0x1000 0001。AD7854的讀周期時序如圖4所示。

    由此可開發(fā)AD7854讀接口函數，具體代碼如下：

 

   寫接口函數DWORD ADC_Write(PADC_CON—TEXT pADC，PUCHAR pBuffer，DWORD Count)，主要完成對．AD7854的寫操作。AD7854的寫操作過程和讀操作很相似，代碼的實現過程也基本相同，在此就不再贅述。
    其余的接口函數主要完成返回AD7854的結構句柄，釋放內存空間等工作。雖然必不可少，但是對AD7854的操作不是主要的，在此不再詳細介紹。
    編寫導出函數和注冊表文件，編譯生成d11文件，通過PB將其制作成CEC文件，在定制操作系統時可以將驅動程序加入操作系統中。這樣就完成了驅動程序的編寫，實現了操作系統與硬件之間的連接。

4 結 論
    Windows CE．net是多任務實時嵌入式操作系統，具有良好的圖形界面，實時性良好、功能強大，適用于工業(yè)控制領域。本文以AD7854的驅動開發(fā)為例，闡述了Windows CE．net對外部中斷的處理過程和流接口驅動的開發(fā)方法。該驅動程序已成功應用在所開發(fā)的作業(yè)環(huán)境監(jiān)測與評價系統中，在微氣候各指標的監(jiān)測方面應用效果良好。