基于PCI總線模塊的多路串行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　同步串行通信對(duì)時(shí)鐘的同步要求非常嚴(yán)格，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意收/發(fā)兩方必須使用同一時(shí)鐘來(lái)控制數(shù)據(jù)的傳輸。另外，PCI_T32內(nèi)存讀寫(xiě)分為單周期模式和突發(fā)模式。突發(fā)模式即在給出首地址后主設(shè)備連續(xù)讀寫(xiě)多個(gè)數(shù)據(jù)，這在FPGA中需要用戶端地址每周期自動(dòng)增1的操作。

　　3 系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)

　　3.1 驅(qū)動(dòng)程序

　　PCI設(shè)備的硬件資源由Windows操作系統(tǒng)根據(jù)PC機(jī)中所有設(shè)備對(duì)資源的占有來(lái)統(tǒng)一分配。為了保證系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定性，在Windows2000及其后的微軟操作系統(tǒng)中，運(yùn)行在ring3層的用戶應(yīng)用程序無(wú)法直接訪問(wèn)硬件，而必須通過(guò)運(yùn)行于ring0層的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來(lái)訪問(wèn)。設(shè)備驅(qū)動(dòng)不僅要實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的操作，還要為用戶應(yīng)用程序提供專用的API函數(shù)庫(kù)，以方便用戶實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的操作訪問(wèn)。

　　Windows XP操作系統(tǒng)下的驅(qū)動(dòng)程序一般是基于WDM(Windows Driver Model)模型開(kāi)發(fā)的。該模型中的上層應(yīng)用程序通過(guò)調(diào)用Win32 API函數(shù)發(fā)出對(duì)設(shè)備的訪問(wèn)請(qǐng)求，I/O管理器則根據(jù)這個(gè)請(qǐng)求構(gòu)造合適的IRP(I/O Request Packet，I/O請(qǐng)求包)，并將其傳給設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，接著由驅(qū)動(dòng)程序直接訪問(wèn)硬件完成IRP處理，最后由I/O管理器把數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)返回給應(yīng)用程序。

　　WDM驅(qū)動(dòng)比較常用的有以下三種方法：

　　第一種是直接使用Windows DDK(Device

　　Driver Kit，驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)包)開(kāi)發(fā)的驅(qū)動(dòng)程序面向Windows內(nèi)核，該方法工作穩(wěn)定，效率更高。但必須精通Windows內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)及設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的體系結(jié)構(gòu)等，因此開(kāi)發(fā)難度較大。

　　第二種是使用DriverStudio。此工具軟件已經(jīng)做了很多基礎(chǔ)性工作，也進(jìn)行了一些封裝。

　　第三種是使用WinDriver，使用該方法時(shí)，開(kāi)發(fā)者只需要在用戶模式下編寫(xiě)程序來(lái)調(diào)用它提供的通用驅(qū)動(dòng)即可。其中Drvier Wizard可以進(jìn)行硬件診斷和自動(dòng)代碼生成。另外還可以將對(duì)速度要求較高的模塊插入內(nèi)核運(yùn)行來(lái)獲取更好的性能。本系統(tǒng)即采用WinDriver開(kāi)發(fā)方法。

　　3.2 WinDriver中的重要函數(shù)

　　利用WinDriver開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序通常有兩種方法：第一種是利用Driver Wizard生成的代碼進(jìn)行修改;第二種是直接利用WinDriver提供的API函數(shù)來(lái)編寫(xiě)自己的程序。本系統(tǒng)即采用這種方法，開(kāi)發(fā)時(shí)首先要注意包含所有相關(guān)的頭文件。其基本驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)及API函數(shù)如下：

　　3.3 中斷實(shí)現(xiàn)

　　PCI總線的通信方式有查詢和中斷兩種方式。查詢方式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是難以適應(yīng)實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，而且上位機(jī)軟件資源占用率過(guò)大