PCI图像采集卡的Windows驱动程序开发

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PCI 设备Windows 通用驱动程序设计

PCI设备Windows通用驱动程序设计摘要通用高速PCI总线目标模块全面地讨论了Windows 设备驱动程序编写时所面临的主要问题及解决方案关键词经常要在机的软件中访问和控制硬件设备包括Windows95/98Windows 2000为了保证系统的安全性对应用程序访问硬件资源加以限制Windows下的驱动程序不仅仅包括物理设备的驱动程序为了简化问题本文将以撏ㄓ酶咚伲校茫勺芟吣勘昴探讨PCI设备的驱动程序设计方案它可以完成一般PCI设备驱动所需的功能Çý¶¯³ÌÐò²»»á¶ÀÁ¢µØ´æÔÚÍ¨¹ýÉè±¸Çý¶¯³ÌÐò´Ó¶ø¿ÉÒÔÊµÏÖ¶à½ø³Ì²¢ÐÐÔËÐÐ½«µ÷ÓÃÉè±¸Çý¶¯³ÌÐòµÄpc机程序称为用户程序所以大多数情况下驱动程序也不能通用一般至少要设计Windows 9X和Windows NT两个驱动程序版本同时它又推出一个新的Win32 Drivers Mode (WDM)驱动类型如USB 设备这个新的类型实际是在Windows NT的驱动模型的基础上增加了即插即用等内容先前叫Windows NT5.0´Ó³¤Ô¶µÄ½Ç¶È¿´µ«´ÓÄ¿Ç°µÄÊÐ³¡Çé¿öÀ´¿´ËùÒÔWDM在近一两年还无法替代其它类型的设备驱动0级2级和3级而用户程序运行在3级上具体的限制在不同的操作系统中是不同的Windows 95支持的驱动类型很多主要是VxD和打印机驱动两类ＶｘＤ运行在Intel系统的0级上对任何I/O设备有全部访问权ＶｘＤ驱动通常以放在Windows\System目录下也可以在程序运行时根据需要动态地载入但打印机驱动程序不是VxDÍ¬Windows 95类似Kernel ModeUser Mode)之分PCI通用驱动程序要求对各种硬件资源访问开发设备驱动采用的主要开发工具是微软为设备开发者提供的软件包Device Driver Kit (DDK)±àÒëÐèÒªµÄÍ·ÎÄ¼þºÍ¿âÎÄ¼þÔÚDDK中还定义了一些设备驱动可以调用的系统底层服务中断服务可安装文件系统服务等等但Windows 95的DDK由于主要使用汇编语言描述因此ＶｔｏｏｌｓＤ是基于C/C++的使用和维护都较Windows DDK容易　ＰＣＩ驱动程序的特点在设计驱动程序之前更需要详细了解硬件设备的特性需要了解的最主要的硬件特性包括设备的总线结构设备采用什么总线结构非常关键如ISA和PCIËùÒÔÇý¶¯³ÌÐòÉè¼ÆÒ²²»Í¬寄存器要了解设置的控制寄存器以及这些寄存器工作的特性设备错误和状态要了解如何判断设备的状态和错误信号port也就是通过CPU的IN/OUT指令进行数据读写但PCI规范不包括从属DMA的说明设备内存许多设备自身带有内存有的设备还要通过驱动程序设置设备的接口寄存器在DDK文档中有规定这是根据设备的不同而不同的但基本功能就是完成设备的初始化中断的设置如前面所说但驱动程序所要完成的工作却是相同的仅在需要的地方指出两个操作系统的不同Ñ°Ö·PCI器件的资源和对PCI器件中断的服务所有软件扩展ROM码PCI BIOS规范有完整的有关PCI BIOS功能的描述[在PCI设备驱动程序的初始化过程中devicevendor indexÍ¨¹ýµ÷ÓÃPC IBIOS确认其存在总线号这是该器件利用总线号功能的PCI配置空间设备驱动就需要从配置空间获得硬件的参数包括所用的中断号存储器的地址存储器映射方式等读写配置空间可以调用BIOS中断1AHÔÙ¶ÔÅäÖÃ¿Õ¼äÊý¾Ý¼Ä´æÆ÷(0CFCH)进行读写最重要的是获得基址寄存器(BADR)ÏµÍ³¿ÉÄÜ»á¸ù¾ÝÓ²¼þÇé¿öÎªPCI设备分配新的资源而基址4是按内存方式映射的可以读对应端口的配置寄存器(Configuration Register)ÅÐ¶ÏÆä0位表示其是按内存方式设置的内存方式和I/O方式的配置寄存器的含义参见文献[如果要获得基址的大小然后读基址寄存器从第4位开始的0的数目表示基址的大小则从第2位开始的0的数目表示基址的大小查找PCI设备的工作是由HalGteBusData完成的但DDK推荐使用HaiGetBusDataOffset函数）端口操作在PC机上所以处理方法也不同它不象内存有实模式和保护模式之分在Windows 9X下而不一定非通过专门的驱动程序来完成甚至可以不用专门设计驱动程序由于PCI总线是32位的总线标准而且以前大多数C/C++编译软件都没有提供双字的函数在Windows NT下级的用户程序和用户模式驱动程序直接使用I/O指令所以任何对I/O的操作都需要借助内核模式驱动来完成一是在驱动程序中使用IoReportResourceUsage报告资源占用ＰＯＲＴＷＲＩＴＥＸＸＸ函数读写另一种是驱动程序修改NT的I/OPermissions Map(IOPM)ÕâÊ±ÓÃ»§³ÌÐò²ÉÓÃÍ¨³£µÄI/O指令进行操作用户程序设计简单程序不能移植到非Intel的系统中±£»¤Ä£Ê½ÓëÊµÄ£Ê½µÄ¸ù±¾Çø±ðÔÚÓÚCPU寻址方式上的不同Windows采用了分段分页机制如图这样使应用程序产生一种错觉这样做最大的好处就是一个程序可以很容易地在物理内存容量不一样的编程人员使用虚拟存储器可以写出比任何实际配置的物理存储器都大得多的程序通过分段机制再通过分页机制线性地址被分割成页目录(Page Directory)µ±½¨Á¢Ò»¸öÐÂµÄWin32进程时并建立它自己的页目录页目录的地址也同时放入进程的现场信息中系统首先从CPU控制器CR3中读出页目录所在的地址再根据页表得到实际代码最后再根据页偏移访问特定的单元但应用程序读写的是虚拟地址从物理地址到线性地址的转换工作也是由驱动程序来完成的使用DDK的VMMCallÇý¶¯³ÌÐòµÄÄÚ´æÓ³Éä²¿·ÖÖ÷ÒªÊÇµ÷ÓÃVxD的系统服务MapPhysToLinearPVOID MapPhysToLineag(CONST VOID * PhysAddr,DWORD nBytes,DWORD Flags);其中第一个参数PhysAddr就是要映射的内存的物理地址的起始位置Flags必须设置为0Èç¹ûÖ¸¶¨µÄÄÚ´æ²»ÄÜ´æÈ¡比如要映射物理内存ED000000H开始的4096个字节PCHAR *PointerToPage=(PCHAR)MapPhysToLinear((PVOID)OxED000000,4096,0);而将PointerToPage传递给调用驱动的用户程序而通过对这个指针的操作就可以实现对物理内存ED000000H进行读写首先调用IoReportResourceUsage请求使用设备的内存再使用MmMapIoSpace把设备的内存映射到虚拟空间调用MmUnmapIoSpace 断开设备的内存和虚拟空间的连接）中断的设置响应与调用应该在驱动程序中完成Ｉｎｔ完成DDK还提供了响应中断事件的服务VPICD服务用来管理所有硬件中断事件对一个特定的IRQ中断源或者允许其它VxD重载中断处理函数要处理硬件中断应该从VHardwareInt继承一个类个类中在Windows NT中设备驱动首先使用HalGetInterrupuVector将与总线有关的中断向量转换为系统的中断向量×ÜÊÇÐèÒªÓÉÓÃ»§³ÌÐòÀ´µ÷ÓÃÇý¶¯²¢ÊµÏÖÒ»¶¨µÄ¹¦ÄÜµÃµ½Ò»¸öÎÄ¼þ¾ä±úÊ¹ÓÃÈçÏÂµÄÓï¾ä¾Í¿ÉÒÔ´ò¿ªÎÄ¼þµ÷ÓÃDeviceIoControl函数就可以同设备驱动程序交换数据了可以调用CloseHandle(hVxD)这种调用方式也是Windows NT调用设备驱动的标准方法如DPMI方式在两个操作系统下Íê³ÉÁË¶ÔÇý¶¯³ÌÐòµÄ³õ²½Éè¼Æ³ÌÐòÒ²²»Ì«ÈÝÒ×¾ßÓÐÍ¨ÓÃÐÔÔÚÓÐÐ©¿ª·¢¹¤¾ßÖÐ不包括直接读写I/O端口的语句目前ＡｃｔｉｖｅＸDLL可以在大多数软件环境中进行调用VCL可以在Delphi和C++ Builder中使用所以也提供了C++类库方式　马卫国通用高速PCI总线目标模块的设计1999;25(1)±±¾©1997。

Windows2000下PCI数据采集卡WDM驱动程序设计

种局部总线标准。在设计自行开发的基于ＰＩＣ总线
的数据传输设备时．需要开发相应的设备驱动程
序。常开发ＰＩ备驱动程序有多种模式，如通Ｃ设例ＶＤ（ｘ虚拟设备驱动程序）ＷＤ（ｎｏｓＤｖｒ、ＭＷｉｄｗｒｅｉＭｏｅ等。文针对基于ＰＩ线的数据采集卡．ｄ）本Ｃ总编
通讯作者简介：秀琴（９０，，肃省平凉市人，究员，士苏１６）女Ｗｉｄｗ００中的设备驱动程序种类ｎｏｓ０２
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１５５２
科学技术与Ｔ程
④ ２０ＳｉＴｃ．ｎｎ．０６ｃ．ｅｈＥｇｇ
Ｗｉｄｗ００ＰＩｎｏｓ０下Ｃ数据采集卡ＷＤ２Ｍ驱动程序设计
张广华苏秀琴李哲
（国科学院西安光学精密机械研究所光电测控研究室，安７０６）中西１０８
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第６卷
第１１期
２００６年６月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ．６Ｎｏ１Ｊｎ２０１．ｌｕ．０６
１７ —８５（０６１ —５１— ５６１—１１２０、１—１５ — ０
ＳｉｎｅＴｅｈｏｏｙａｄＥｇｎｅｎｃｅｃｃｎｌｇｎｎｉｅｒｇｉ
中图法分类号
Ｔ３５；文献标识码Ｐ１．１２

基于WDM模型的PCI数据采集卡驱动程序设计

ｄｓｇｅｆｒｄａａｃｉｉｏｃｒｂｅｏＰＣＩｕｓｃｏｄｎｔｔｐｒｎｉｅｆＷＤＭｄｖｃｄｖｒｎｌｓｅｉｎｄｏｔａｑｕｓｔｎａｄａｄｎｉｓｂａｃｒｉｇｏｈｅｉｃｐｌｏｅｉｅｒｅ．ｉｉｄｅｃｖｉｅｄｖｒｏｌｃｍｐｌｔｄｅｉｅｒｖｒｏｄｉ．ｒｕｉｅｉｒｅｃｕｄｏｅｅｖｃｄｅｌａｎｇｏｔｎｄｉｐａｃｎｇｎｄｎｅｒｔｅｖｃｉｓｔｈｉａｉｔｒｕｐｓｒｉｅ．ｒｈｅｎｏｋｎａｄａｋｇｏｒｉｖｉｇｎｐｃａｅｆｄｖｃｄｖｒｅｉｅｒｅｗｅｅｌｓｄｉｃｓｅＴａｉｇｉｒａｏｓｕｓｄ．ｋｎＰＣＩ－０２００ｄａａｃｉｉｏｃｒａ，ａｅａ５４ｔａｑｕｓｔｎａｄｓｎｘｍｐｌ，ｉＷａｕｅｔｄｅｅｏｉｅｔｓｓｄｏｖｌｐｈｖｉｅｉｅｆｒｔｅｄｅｃｄｒｖｒｏＷｉｄｏ２００／ｎｗｓ０ＸＰ．ＡｎｉｔｉｄｅｅｏｍｅｔＶＣ＋＋６．ａｄＤｒｖｒｔｄｉ３．ｗｅｅｔｏａｄｎｈｓｖｌｐｎ．０ｎｉｅＳｕｏ０ｒｏｋｓｄｖｌｍｅａｆｒｎ．Ｔｈｅｐｅｍｅｔｅｕｔｓｏｗｈｔｈｄｅｉｅｉｖｒｒｓｅｅｏｐｎｔｐｌｔｏｔｅｘｒｉｎｒｓｌｓｈｔａｔｅｖｃｄｒｅｕｎｗｅａｄｏｌｂｐａｅｉｆｅｅｔｌｎｃｕｄｅｌｎｔｄｎｄｉｒｎ

Windows平台下PCI设备驱动程序的开发

Ｐｃ机总线大体可以分为三代，其代表分别是ＩＳＡ、ＰＣＩ、ＰＣＩ·Ｅ，速度越来越快，逐渐由并行向串行发展。ＰＣＩ总线特点是：可以进行突发式传输；总线操作与处理器一存储器子系统操作并行；全自动配置与资源分配，町实现即插即用；独屯于处理器，与ＣＰＵ更新换代无关，通用性好；ＰＣＩ设备可以完全作为主控没备控制总线；地址及数据奇偶校验系统更加可靠；中断是电平触发，町以实现共享。
ｐＤｆｉｖｅｒＯ啦ｔ一＞ＭａｊｏｒＦｕｎｃｔｉｏｎ［１ＲＰ＿ＭＪ＿ＣＬＯＳＥ］＝
Ｄｉｓｐａｔｃｈ＿Ｃｌｏｓｅ；
ｐＤｒｉｖｅｒＯｂｊｅｃｔ一＞ＭａｊｏｒＦｕｎｃｔｉｏｎ［ＩＲＰ－ＭＪ—ＲＥＡＤ］＝
Ｄｉｓｐａｔｃｈ—Ｒｅａｄ；
ｐＤｒｉｖｅｒＯｂｊｅｃｔ一＞ＭａｊｏｒＦｕｎｃｔｉｏｎ［ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＷＲＩＴＥ］＝Ｄｉｓｐａｔｃｈ＿Ｗｒｉｔｅ；
万方数据
为广泛。程序的人几函数ＤｒｉｖｅｒＥｎｔｒｙ中，主要的逻辑功能
是指定该驱动程序的各个功能函数的入【１：
ｐＤｒｉｖｅｒＯｂｊｅｃｔ一＞ＤｒｉｖｅｒＵｎｌｏａｄ＝ＤｒｉｖｅｒＵｎｌｏａｄ：ｐＤｒｉｖｅｒＯｂｊｅｃｔ一＞ＭａｊｏｒＦｕｎｃｔｉｏｎ［ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＣＲＥＡＴＥ］＝
Ｄｉｓｐａｔｃｈ＿Ｃｒｅａｔｅ；
户地址到ＰＣＩ存储器地址的转换，这个映射在操作系统中用一个内存描述表（ＭＤ！。）米表达，该农的内容如图５所示‘２｜。
用户模式虚拟地址Ｖａｄｄｒａ
物理地址Ｐａｄｄｒａ

Ｖａｄｄｒｎ
Ｐａｄｄｒｎ
图５ＭＤＬ的结构
这种情况下，应用程序访问ＰＣＩ硬件地址对应的虚拟地址时，操作系统通过访『ｎＪ该ＭＤＬ，把该虚拟地址映射到相应的ＰＣＩ存储器，达到直接访问的目的。应川程序可以像访问系统的物理内存一样访问ＰＣＩ的硬件存储器。该过程町以这样总结：应用层虚拟地址－＋ＭＤＬ映射＿物理地址－＋经过北桥＿＋对应ＰＣＩ插槽－＋ＰｃＩ桥芯片＿【砒ａｌ地址＿＋板载ＲＡＭ、ＦＰＧＡ。

PCI设备Windows通用驱动程序设计

PCI设备Windows通用驱动程序设计2004-5-13 10:56:55驱动开发网李海（华强电子世界网讯）本文结合“通用高速PCI总线目标模块”的驱动程序设计，全面地讨论了Windows设备（特别是PCI设备）驱动程序编写时所面临的主要问题及解决方案，并提出了封装设备驱动的方法。

关键词：PCI设备驱动程序端口内存中断封装在设计和使用PCI设备时，经常要在ＰＣ机的软件中访问和控制硬件设备，但Windows操作系统（包括Windows95/98、Windows NT、Windows 2000为了保证系统的安全性、稳定性和可移植性，对应用程序访问硬件资源加以限制，这就要求设计设备驱动程序以实现PC机的软件对PCI设备的访问。

Windows下的驱动程序不仅仅包括物理设备的驱动程序，也包括为文件系统等非物理设备编写的虚拟设备驱动程序。

为了简化问题，下面只讨论硬件物理设备的驱动程序。

本文将以撏ㄓ酶咚伲校茫勺芟吣勘昴？閿[1]的驱动设计为例，探讨PCI设备的驱动程序设计方案。

我们开发了一套通用的PCI设备驱动程序，它可以完成一般PCI设备驱动所需的功能，可以作为其它PCI设备驱动开发的框架。

１驱动程序的模式和开发工具的选择设备驱动程序是指管理某个外围设备的一段代码。

驱动程序不会独立地存在，而是操作系统的一部分。

通过设备驱动程序，多个进程可以同时使用这些资源，从而可以实现多进程并行运行。

在下文中，将调用设备驱动程序的pc机程序称为用户程序。

Windows 95和Windows NT采用的驱动程序体系不同，所以大多数情况下驱动程序也不能通用。

如果设备需要在Windows 9X/NT下使用，一般至少要设计Windows 9X和Windows NT两个驱动程序版本。

wINDOWS 98 可以兼容Windows 95的驱动程序，同时它又推出一个新的Win32 Drivers Mode (WDM)驱动类型。

Windows 98中有些设备（如USB设备）的驱动程序必须为WDM模式。

PCI-E图像采集系统的WDF驱动程序设计

第１卷１
第１６期
２１０１年６月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ．１Ｎｏ１Ｊｎ０１１１．６ｕｅ２１
ｌ７ — １１（０１１－８４０６１８５２１）６３２－５
ＳｉｎｅＴｃｎｌｇｎｇｎｅｉｇｃｅｃｅｈｏｏｙａｄＥｎｉｅｒｎ
中图法分类号
Ｔ９９８；Ｎ１．２
文献标志码
Ａ
随着计算机和信息技术的飞速发展，种图像各数据的传输带宽需求也迅速提高。高速率高帧频
ｄｔｎ驱动模型。ＷＤａｉ）ｏＦ提供了面向对象和事件驱动的驱动程序开发框架，大降低了驱动程序的开大发难度。这样驱动工程师就能专注于研发与硬件设备相关的驱动程序，而无需关注复杂的操作系
统，开发出针对自己设备的驱动程序。
的图像传输、海量数据的采集处理以及实时视频的
传输处理都需要更高效更快速的总线技术作为支
撑，统的ＰＩ线已不能满足这些海量高带宽数传Ｃ总据的传输要求。于是Ｉｔｌ合多家公司提出了ＰＩｎｅ联ＣＥｐｅｓ（Ｃ．总线技术。ＰＩｘｒｓＰＩＥ）Ｃ— 新一代的总线Ｅ是技术，以往ＰＩＡＰ等传统并行总线的主要区别与Ｃ、Ｇ是它采用了点到点的串行连接方式，每个设备都有

PCI数据采集卡的WDM驱动程序开发

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第２５卷第８期２０年８月０６
国
外
电
子
测
量技
术
Ｖ０．２１５，Ｎｏ８．Ａｕ．，２０ｇ０６
ＦｒｉｎＥｌｃｒｎｃＭｅｓｒｍｅｔＴｅｈｏｏｙｏｅｇｅｔｏｉａｕｅｎｃｎｌｇ
ａｅｔｔｅｄｉｅｒｘｌｉｅ．ｄｎｔｓｈｒｒａｅｅｐａｎｄｖ
Ｋｅｗｏｄ：Ｐｕ，ＷＤＭ，ｄｉｅ，ｄｔｃｕｓｔｎｙｒｓＣＩｂｓｒｖｒａａａｑｉｉｉ．ｏ
０引言
数据采集系统越来越多的应用于工业控制和测试等领域，在某些特定的领域，人们对数据采集的要
ａａｌｂｅｖｉｌ．Ａｃｏｄｎｏｔｅｄｓｇｈｒｃｅｉｔｓｏｈｒｖｒｏａａａｑｉｉｉｎｓｓｅ，ｔｅｄｖｌａｃｒｉｇｔｈｅｉｎｃａａｔｒｓｉｆｅｄｉｅｆｄｔｃｕｓｔｏｙｔｍｃｔｈｅｅ－ｏｍｅｔｍｅｈｄｆｄｖｃｒｖｒｏｈｉｒｓｆｉｄｗｓｆｍｉｆｏｅａｉｇｓｓｅｓｕｉｐｎｔｏｓｏｅｉｅｄｉｅｓｆｒｔｅＭｃｏｏｔＷｎｏａｌｏｐｒｔｙｔｍｓｎｙｎｇＷＤＭｎｅｉｄｗｓ２０ａｄｔｅｍａｎｐｏｅｓｏｒｖｒｐｏｒｍｎｅａｌｏｅｏｌｃｕｓｒｕｄｒＷｎｏ００。ｎｈｉｒｃｓｆｉｅｒｇａａｄｄｔｉｃｄｆａｌｏｒｅａｅｄ

Windows 2000下PCI设备驱动程序开发

用，微软公司推出了全新的ＷＤＭ设备驱动模式。详细阐述了借助工具软件Ｄｉｒｒｓ用ＶｓａＣ＋．ｒｅＷｏ，ｉｌ＋６０开发ＰＩｖｋｕＣ总线数据采集卡的ＷＤ设备驱动程序的过程。Ｍ关键词ＷＤＭ驱动程序Ｄｉｒｒｓ发工具ｒｅＷｏｋ开ｖ
Ｗｉｄｗ００下ＰＩ备驱动程序开发ｎｏｓ０２Ｃ设
钱宇红
（解放军电子工程学院安徽合肥２０３）３０７
摘
要
在Ｗｉｄｗｎｏｓ系统下开发的硬件必须编写相应的设备驱动程序才能正常工作。随着Ｗｉｄｗ００Ｘｎｏｓ０／Ｐ操作系统的广泛运２
ＴＨＥＤＥＶＥＬｏＰＥＭＮＴＣＩＢＵＳＤＥⅥ ＣＥＤＲＩｏＦＰＶＥＲＵＮＤＥＲＩＷＮＤｏＷＳ２０００
ＱａｕｏｇｉＹｈｎｎ
（ｌｔｎｃＥｇｎｅｉｇＩｓｔｔ，ｅｉ３０７ＡｈｉＣｉ）ＥｅｒｉｎｉｒｔｕｅＨｆ０３，ｎｕ，ｈｎｃｏｅｎｎｉｅ２ａ
件工作的所有细节，始初始化ＩＯ操作，／处理ＩＯ操作完成时所／
境下对所开发的硬件设备进行控制与访问的问题。以往在ＤＳＯ
环境下解决这些问题比较简单，但是在Ｗｉｏｓｎｗ环境下，ｄ为了确
保系统的安全，ＰＣＵ运行于保护模式，统一管理硬件资源，因此应用程序代码不能直接访问硬件，而是要通过调用属于内核的设备驱动程序提供的各种服务间接地对硬件资源进行访问。也就是说，Ｗｉｄｗ环境下开发设备驱动程序是目前计算机硬在ｎｏｓ件设备开发的人员必须面临的问题。由于设备驱动程序需要与操作系统低层进行交互，因此不同的操作系统底层结构有着不同的设备驱动程序模型。微软公

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月．．叫．．，
Ｂｕｄｉｅｓｖｒｒ
图ＩＭ驱动分层和ＩＩＷＤＲ〕处理流程
ＷＤＭ驱动程序模型是典型的分层结构，如图１所示。这与Ｗｉｏｓｎｗ系统有一致性。对硬件的ｄ访问均是通过统一的ＩＯ请求包（Ｐ来实现的。Ｉ）Ｒ
一般都会实现一些自定义的ＩｓＲ的。Ｐ设备中断响应例程处理实时异步事件，对访间
硬件的性能有较大的影响。ＷＤ驱动程序通过Ｍ
源的分配与释放等，处理系统发向驱动的ＩＰＲ
ＭＴＰＰ＿ＮＩＯ请求包。对于ＰＩＣ设备来说，ＰＰ对ＮＩＰ的处理工作是和ＰＩＲｓＣ总线驱动程序（Ｃ．ＰＩ
９Ｘ列，ＭＣ９Ｘ系ＣＰＥＳ０系ＡＣ的５ＸＸ列，ＹＲ的Ｓ
Ｃ７０４９Ｙｃ９４等等。ＰＴＣ接口芯片一般实现：Ｃ配ＰＩ
第３卷（０５第６３２０）期
计算机与数字工程
中断对象，以及初始化ＤＡ对象。设备的端Ｍ口寄存器被系统映射到ＩＯ空间或者内存空间中，驱动代码通过访问这些空间中的地址，就访问到实际硬件了。除了上述的】Ｐ处理，Ｒ驱
第３卷（０５第６３２０）期
计算机与数字工龚艳军朱德森肖力
（华中科技大学控制科学与工程系武汉４０７）３０４
摘要
结合自行开发的ＰＩＣ总线的图像采集卡，讨论了一般ＰＩＣ设备驱动程序编写时所面临的主要问题及解决方案，特别分析了图像采集卡对驱动程序的额外要求同时提出了解决方案，并简略的说明了驱动程序的安装与调用问题。关键词：Ｃ图像采集卡ＷＤ设备驱动程序共享内存ＤＡＰＩＭＭ中图分类号：Ｐ１Ｔ３
ＩＰＲ是包含了ＩＯ请求信息的数据结构。驱动程序
的工作都是围绕ＩＰ的处理与完成来进行的。ＲＷＤ的分层结构适应即插即用的要求，Ｍ我们称之为即插即用设备栈，每一层代表一个驱动程序，整
（）要了解设备产生中断的条件和使用３中断中断的数量，中断提供通信的实时性的可能。（）４数据传输机制最常见的数据传输机制是通过Ｉ／Ｏ端口（ｏ）也就是通过ＣＵ的Ｉ／ｐｒ，ｔＰＮＯＴ指令进行数据读写。还有一种用于少量数据Ｕ传输机制的叫ＭａＢｘ信箱）ｉｏ（ｌ机制。另一种重要的
Ａｓａｔｓｏｈｍｇｂａｆｂｓｅｐｄｕｅｅｗｉｕｔｅｉｕｎ乡ｅｅｌｉｓａｄｔｉａｅｒｏＰＩｄｖｌｅｂｏｓｖ，ｄｃｓｋｙｅａｄｖｔｒｏｔｎｏｂｔｃ：ｎｒＢｅｅｏｄＣｕｅｏｙｌｓｅｓｈｒｓｅｓｓｓｈｓｕｏｆｅｔｄｖｏｍｎｏｇｎｒＰＩｉｄｉｒｔｎｅａｙｃｓｕｔｉａｅｔｉｂａｓｃｌｅｓｈｅｅｐｅｔｆｅｌｄｖｅｅｈｅｃｌｄｕａｏｔｍｇｃｕｎｏｄ’ ｓｅａｒｕｔｏｅｌｓｅａＣｅｃｒｓ，ｅｓｉｌｉｓｂｈｖｐｓｅａｒｇｒｐｐｉｅｓｆｑｄｉｒａｄｅｒｏｔｎ，ｔｅｂｉｙｍｎｔｉｔｌｅｔｃｌｇｔｅｅ．ｒｅｎｇｔｅｌｉｓａｄｎｅｉｉｅａｍｎａｄｉｆｈｄｉｒｖｓｉｈｅｕｏｖｓｎｈｒｆｌａｎｌｌｌｕｓｎａｎｏｌｒｒｖＫｙｏｄ：，ｇｃｐｒｇｄＷＤｄｖｅｅ，ｒｍｍｒ，ｅｗｒｓＰＩｉａｅｔｉｃ，Ｍ，ｉｄｉｒｓａｄｏＤＣｍａｕｎａｒｅｃｒｖｈｅｅｙＭＡ
查询ＣＲｓｒＴｐＩｅｕｔｍｅｕｅｙｅｔｒ类型的描述符，ｏｃｎｒｐ就
可以获得相关中断信息并保存到设备扩展中去。ＤＫ还提供了响应中断事件的服务例程，Ｒ的ＤＩＳ例程。驱动初始化的时候，把中断处理挂接到ＩＳＲ上，在驱动卸载时释放。由于中断处理时间宝贵，所以一般的ＩＳＲ只做些中断处理初始化的工作，进一步的处理将调用一个ＤＣ过程，Ｐ来实现ＩＳＲ没有完成的工作。ＤＡ传输对高效数据传输十分Ｍ有用。一般的ＰＩＣ设备有自主的ＤＭＡ控制器，而不用系统提供的ＤＭＡ通道。驱动程序根据实际需要，在某些ＩＰ的处理例程中使用ＤＲＭＡ传输。另外，对硬件和内存的访问要考虑到同步问题，保证驱动不同的代码不同时访问同一临界资源，系统提供了很多机制解决这些问题，如串行化
３２Ｉ．Ｐ设备驱动程序的组成ＣＷＤＭ驱动程序有着非常规范的编写模式，ＰＩＣ设备驱动属于功能驱动程序，处于即插即用设备栈的顶层。系统和应用层对设备的访间都是通过发送ＩＯ请求包（Ｐ到驱动程序来完成的，Ｉ）Ｒ因此，驱动程序主要是由一组处理各种各样的ＩＰＲ的例程构成的。图２展示了ＰＩＣ驱动程序的基本
传输机制是ＤＡ用于大批量数据的Ｍ，传输，Ｃ但ＰＩ
规范没有Ｄ，ＭＡ它由碎发机制来完成类似的功能。（）５设备内存许多设备自身带有内存，ＣＰＩ设备大多是采用映射的方式映射到ＰＣ系统的内
存空间中去。
个设备栈一起才能实现对ＩＰ的正确响应。（Ｒ参
看上图的ＩＰＲ处理流程）由此可见，Ｍ模型对ＷＤ硬件访问的实现是多个驱动程序协作的结果。一般的来说，系统提供底层的总线驱动程序，硬件驱动程序处于驱动栈的顶层，属于功能驱动程序。２２开发工具的选择．开发设备驱动采用的主要开发工具是微软为设备开发者提供的软件包ＤｖｅｉｒｔｅｉＤｖＫｃｒｅｉ（Ｄ）ＤＫ。这个软件包包括有关设备开发的文档、编译需要的头文件和库文件、调试工具和程序范例。不同版本的操作系统有不同的ＤＫ版本，Ｄ应
３Ｃ设备驱动程序的一般性设计ＰＩ
３１Ｉ．设备硬件特点ＰＣ在设计驱动程序之前，首先要对欲控制的硬件设备的功能与工作流程进行细致地分析。ＰＩＣ接口卡一般都是一块ＰＩＣ接口芯片，是主机与板上硬件相互通信的桥，市场上有几款，ＰＸ的如Ｌ
（）１驱动的人口点和初始化模块驱动程序的入口点是一个名为Ｄｉｒｎ的ｒｅｔｖＥｒｙ函Ｄｉｒｎ里面主要是注册一些驱动程序数．ｒｅｔｖＥｒｙ的回调例程，Ｐ的处理人口ＩＲ都是从这里查找相应的处理例程的。应用程序或者系统模块通过该人
ＣａｓｍｂｒＴ３ｌｎｓｕｅ二Ｐ１
１前言
如今，图像技术已经广泛的应用于各大领域，如工业，医药，纺织，航天等等。图像技术非常丰富，其中获取图像是其重要的一环。各种各样的图像采集卡已经推出市场。同时由于ＰＣ机有着非常丰富的图像处理能力，所以基于ＰＣ的ＰＩＣ图像采集卡更是其中的主流。但是由于实际需求的不同，要求图像采集卡具有不同的特点，市场上的通用型号不能满足需要，所以开发自己的图像采集卡
ＤｖｌｍｎｏＷｉｏｓｖｒＰＩａｅｐｕｉＣｒｅｅｐｅｔｎｗＤｉｆｒＩｇＣｔｒｇｄｏｆｄｒｅｏＣｍａｎａ
ＧｎＹｕＺｕｅＸａＬｏｇｎＤｓｉｉ咧ｈｅｎｏ（ｅｔｏＣｎｏＳｉｃ＆Ｅｇｅｉ，ＴＷｕａ４０７）Ｄｐ．ｏｔｌｎｅｎｉｅｎＨＳ，ｈｎ３０４ｆｒｃｅｎｒｇＵ
和相应的软件是有现实意义的。
应用软件对ＰＩＣ设备的访间。
本文将以ＰＩＣ总线采集卡为例，ＰＩ探讨Ｃ设
备的驱动程序的一般设计思路，同时针对图像采集的特点对驱动程序提出更多的要求。
２ＤＶＭ驱动程序开发基础Ｗ
２１Ｍ驱动模型简介．ＷＤ设备驱动程序是指管理某个外围设备的一段代码。驱动程序不会独立地存在，而是操作系统的一部分，与系统内核同处于内核空间。内核空间的代码要求很严格，出错将导致系统的崩溃。Ｗｉｎ－ｄｗ针对驱动开发不断的推出了新的方案，ＸｏｓＶＤ驱动程序，Ｔ式驱动程序，Ｎ到如今极力推荐的ＷＤＭ驱动程序模型。这使得驱动程序的编写越来越简单化ＷＤＭ驱动程序模型，是微软针对如今硬件的特点、推出的全新的驱动程序的开发模式，增加了系统对硬件的支持，简化了用户驱动程序的开发规模和难度，特别适合即插即用设备（ＰＩ驱如Ｃ）的
ＵｐｒｅｄｉｅｐｅｆｒｒＩｒｔｖ
置空间寄存器组，局部总线控制力态乃信寄存器伏直组，中断控制状态寄存器组和ＤＭＡ状态控制寄存器组。驱动程序最关心的是硬件的可访问的资源。
一般硬件卡的资源包括：
ｆｎｔｄｖｒｃｉｎｉｅｕｏｒ
Ｌｏｒｌｒｉｅｗｅｆｌｄｖｒｉｅｒ
（）Ｃ设备的配置空间寄存器组每个ＰＩ１ＰＩＣ设备都要实现这个寄存器组，它是系统自动上电检测和ＰＰＮ技术实现的基础。（）要了解设置的控制寄存器、２寄存器数据寄存器和状态寄存器，以及这些寄存器工作的特
性。
．．．叫．．．．．．月月．．勺月．．叫，．．．．．．．．．，．一
动也可根据实际需要定义自己的ＤＶＣＥＩＩＥ＿Ｏ
＿ＯＴＯＩｓＣＮＲＬ，Ｒ来实Ｐ
图２Ｍ设备驱动程序基本构成ＷＤ
现对硬件更具体的访
问，实际设备驱动程序
系统相关的模块，ＰＰ有Ｎ处理模块，电源管理模块，和ＷＭＩ模块。这些模块一般的由操作系统调用，来实现对设备的管理。一般的用户程序不会用到这些例程的。ＰＰＮ模块管理设备的状态和资