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基于PCI總線的數(shù)字衛(wèi)星解調(diào)卡驅(qū)動程序開發(fā)

作者: 時間:2009-03-05 來源:網(wǎng)絡 收藏

引言
(即外圍部件互連)是Intel公司提出的計算機接口。它的時鐘頻率為33MHz,有32位數(shù)據(jù)總線,可支持突發(fā)傳輸模式,數(shù)據(jù)傳輸峰值速率高達132 MB/s。

本文引用地址:http://www.butianyuan.cn/article/202712.htm

此外,總線還可擴展為64位數(shù)據(jù)總線,擴展后的數(shù)據(jù)傳輸峰值速率高達264 MB/s,并支持即插即用功能而且獨立于處理器。由于總線具有諸多優(yōu)點,它已經(jīng)成為PC機的標準總線。因此,PCI接口設備的驅(qū)動程序開發(fā)就顯得尤為重要。

卡主要用于接收衛(wèi)星發(fā)來的調(diào)制信號的數(shù)字。設計中的橋接芯片可采用PLX公司的PCI9054。本文主要介紹卡的WDM驅(qū)動程序開發(fā)方法。

1 PCI9054接口芯片

PCI9054是PLX公司推出的PCI接口芯片。它支持本地總線2.2版規(guī)范,工作頻率為0~33 MHz,可提供C、M、J三種本地工作模式,本地端到PCI總線的猝發(fā)傳輸速率高達132 MB/s。該芯片具有可編程的Serial EEPROM接口,可用于配置PCI9054的部分內(nèi)部配置寄存器。其配置正確與否直接決定著設備能否正常工作。其中的DeviceID和Vendor ID分別對應設備號和銷售商號,計算機主要靠這兩個號碼識別硬件。該器件內(nèi)部有6種可編程的FIFO,可以進行數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收,而其兩種內(nèi)部配置寄存器PCI Configuration Register和Local Configuration Register,可在本地端支持主模式、從模式租DMA傳輸方式。PCI9054的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

PCI9054支持兩個獨立的DMA通道,以用于完成本地端到PCI總線或者PCI總線到本地端的數(shù)據(jù)傳輸。每一個DMA通道包含一個DMA控制器和一個雙向FIFO,兩種通道都分別支持Block傳輸模式和Scatter/Gather傳輸模式。DMA通道0還支持Demand DMA數(shù)據(jù)傳輸模式。

Block DMA要求PCI主機或Local主機能提供PCI和Local的起始地址、傳輸字節(jié)數(shù)和傳輸方向。主機首先設定DMA開始位并啟動數(shù)據(jù)傳輸,一旦傳輸完成,PCI9054設定將DMACSR0[4]=1或者DMACSR1 [4]=1(分別對應通道0和通道1)來結(jié)束DMA。如果中斷Enable位DMAMODE0[10]或者DMAMODE1[10]使能,那么,在傳輸結(jié)束時,PCI9054將向主機申請中斷。在DMA傳輸中,PCI9054既是PCI總線的主控設備,又是Local總線的主控設備。另外,通過編程DMA傳輸模式還可以完成以下設置或功能:

(1)將本地總線寬度設為8位、16位或32位;

(2)設置本地總線為允許/禁止內(nèi)部等待狀態(tài),若允許,則可等待0~15個本地等待狀態(tài);

(3)設置本地總線為突發(fā)傳輸4個雙字長度;

(4)使本地地址采用固定模式或線性增長模式;

(5)完成PCI內(nèi)存寫和無效操作(commandcode=Fh)或者普通PCI內(nèi)存寫操作(commandcode=7h);

(6)使用/禁用BLAST#以暫停本地傳輸;

(7)在Scatter/Gather DMA傳輸模式中,當DMA傳輸完成或終止計數(shù)器計數(shù)到0時,插入PCI中斷(INTA)或者本地中斷(LINT);

(8)工作于DMA清除計數(shù)模式。

2 WDM驅(qū)動程序開發(fā)工具

PCI總線的傳統(tǒng)開發(fā)工具是微軟公司提供的DDK(Device Driver Kit),包括Windows98 DDK,Windows2000 DDK和Windows XP DDK。但是,使用其開發(fā)驅(qū)動程序比較復雜且開發(fā)周期長,它只適合發(fā)行類產(chǎn)品的驅(qū)動開發(fā)。

為了簡化驅(qū)動程序的開發(fā),縮短開發(fā)周期,常用的方法是使用Numage公司提供的開發(fā)工具Driver Studio,這是一個開發(fā)工具包(包含VtoolsD,Driver Works和SoftICE等開發(fā)工具)。其中的Driver Works是Compuware公司開發(fā)的工具,它提供了一系列類。這些類包含了許多更為底層的操作并且為一般驅(qū)動操作提供了服務函數(shù),從而為開發(fā)人員提供了一個訪問系統(tǒng)核心的標準界面。由于其驅(qū)動程序開發(fā)采用面向?qū)ο蟮目蚣芙Y(jié)構(gòu),因而開發(fā)過程比較簡單易行。

3 DMA模式WDM驅(qū)動程序開發(fā)

本文介紹的解調(diào)卡的硬件框圖如圖2所示。圖中,當FPGA中的數(shù)據(jù)放進FIFO后,要經(jīng)過PCI9054橋接芯片傳輸?shù)絇C機內(nèi)存中,但由于應用程序不能直接操作硬件,所以在應用程序和硬件之間必須安裝硬件驅(qū)動程序來完成應用程序?qū)τ布脑L問??梢姡?qū)動程序?qū)τ谡麄€設計至關重要,它關系到數(shù)據(jù)能否準確無誤的送到指定的目的地。

驅(qū)動程序完成的主要功能如下:

(1)接收應用傳送的符號率,配置符號率;

(2)接收應用程序傳送的控制字,配置AD9851用作外部FIFO數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r鐘;

(3)設置數(shù)據(jù)傳輸為DMA方式,直到接收到應用程序發(fā)來的停止數(shù)據(jù)采集命令為止。驅(qū)動要保證數(shù)據(jù)傳輸順利進行。

本設計使用Driver Works來開發(fā)WDM驅(qū)動程序。

3.1 基于Driver Works的WDM驅(qū)動程序框架

這里所要生成的是PCI設備的驅(qū)動程序。采用DMA方式傳輸時,生成WDM驅(qū)動程序框架的主要步驟如下:

(1)從VC++中啟動Driver Works,設置驅(qū)動程序名稱及存放的路徑,設計時可取驅(qū)動名稱為BPSKDRIVER;

(2)選擇工程類型為WDM DRIVER;

(3)選擇驅(qū)動類型為WDM Function Driver;

(4)選擇硬件總線類型為PCI,在這里要注意,PCI Vendor ID和PCI Device ID應根據(jù)硬件信息填寫;

(5)添加存儲器空間和I/O空間所需的類對象,添加DMA資源,使用設備接口打開設備;

(6)用控制代碼完成應用程序和驅(qū)動的交互,即在應用程序中使用Device IO Control來完成應用程序向驅(qū)動傳輸數(shù)據(jù)。

3.2 DMA傳輸控制

(1)DMA傳輸類的概念及初始化

按照上述步驟生成WDM驅(qū)動的框架后,其大部分例程函數(shù)(如Driver Entry、Add Device、Device Control、On Start Device)等已經(jīng)由軟件自動生成并能基本滿足設計要求,下面重點介紹DMA傳輸控制函數(shù)。

設計中,對DMA寄存器的訪問可采用I/O方式,并可利用Driver Works提供的KIoRange類產(chǎn)生該類的一個實例,然后在設備啟動例程中初始化該實例,即可實現(xiàn)對硬件的兩個I/O地址空間的映射,其中一個I/O地址空間用于訪問橋接芯片PCI9054的寄存器,另一個I/O地址空間用于訪問本地端的設備,其初始化方法如下:

其中,pResListTranslated、pResListRaw分別是IRQ中系統(tǒng)分配的翻譯資源列表和原始資源列表。初始化完成后,就可以使用類的成員函數(shù)in,out對端口進行操作。例如:m_IoPortRange0.outd(0x30,0x40100),就可向IO端口0的偏移量為0x30的地址中寫入0x40100。

進行DMA傳輸需要用到三個DMA傳輸類,分別為KdmaAdapter、KCommonDmaBuffer和KdmaTransfer。

KdmaAdapter是DMA適配器對象,可用于表示需要進行DMA傳輸?shù)脑O備資源。此對象對于Master設備和Slave設備都是適用的。驅(qū)動中,此類函數(shù)可在On Start Device中由成員函數(shù)Initialize初始化。


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