WindowsCE.Net下基于流驅(qū)動的AD驅(qū)動設(shè)計與實現(xiàn)

0 引言

Windows CE.Net 是一個32位、多任務(wù)、多線程的完全搶占式的實時操作系統(tǒng)。它提供了眾多強(qiáng)大工具適應(yīng)于快速構(gòu)建新一代內(nèi)存少、體積小的智能設(shè)備，如工業(yè)控制器、手持式設(shè)備等。該系統(tǒng)的特點是專為各種具有嚴(yán)格資源限制的硬件系統(tǒng)所設(shè)計的。為了將操作系統(tǒng)和硬件設(shè)備連接起來，連接硬件和應(yīng)用軟件的驅(qū)動就非常重要。該論文主要針對SAMSUNG公司以ARM9為內(nèi)核的S3C2410進(jìn)行分析，介紹在Windows CE.Net 系統(tǒng)下進(jìn)行底層設(shè)備流接口驅(qū)動的原理和開發(fā)方法并提供AD驅(qū)動程序的實例。

1 S3C2410芯片片上AD介紹

S3C2410 是一款基于ARM920T的16/32位RISC微處理器,擁有高性價比，低功耗等特點，也是目前市面上出現(xiàn)較多的嵌入式開發(fā)板的處理器之一，具有8路 10位的A/D轉(zhuǎn)換，S3C2410上的A/D轉(zhuǎn)換器在2.5MHZ的時鐘下，最大轉(zhuǎn)化速率可達(dá)500KSPS，A/D轉(zhuǎn)換器支持片上采樣和保持功能。 S3C2410微處理對AD轉(zhuǎn)換進(jìn)行的操作,主要是對下面的兩個寄存器進(jìn)行讀/寫:ADC 控制寄存器,ADCCON ；ADC 數(shù)據(jù)寄器,ADCDAT0。

2 流接口驅(qū)動

Windows CE.Net 支持四種驅(qū)動模型：本地驅(qū)動、流驅(qū)動、USB、NDIS[1]。本文只針對流驅(qū)動進(jìn)行介紹。

2.1 流接口驅(qū)動體系結(jié)構(gòu)

流驅(qū)動將設(shè)備抽象為文件進(jìn)行操作，它體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。應(yīng)用程序使用文件API對設(shè)備進(jìn)行訪問，文件API被操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)到FileSys.exe進(jìn)程中；然后FileSys.exe發(fā)現(xiàn)是對設(shè)備進(jìn)行操作，就會把執(zhí)行交給設(shè)備管理器；接著設(shè)備管理器根據(jù)具體的請求，調(diào)用不同的流接口驅(qū)動程序中暴露的接口；最終驅(qū)動程序負(fù)責(zé)與硬件交互[2-3]。

圖1流接口驅(qū)動的體系結(jié)構(gòu)

2.2　流接口函數(shù)

流接口驅(qū)動程序是動態(tài)連接庫，由設(shè)備管理程序的特殊程序加載、管理和卸載,與具有單獨目的接口的內(nèi)部驅(qū)動程序相比,流接口驅(qū)動程序使用同一個接口并調(diào)用同一個函數(shù)集-流接口函數(shù)[4]。Windows CE.Net 系統(tǒng)規(guī)定流接口的入口點如表1，對應(yīng)著直接或者間接調(diào)用流接口函數(shù)的系統(tǒng)組件或文件API函數(shù)。生成一個DLL后,就用設(shè)備文件名前綴替換入口點名字中的XXX。

表1 流接口入口函數(shù)

2.3　流接口驅(qū)動工作原理

在流驅(qū)動工作原理中需要包括幾個重要的工作實體：硬件、流接口驅(qū)動驅(qū)動程序、系統(tǒng)注冊表、設(shè)備管理器、應(yīng)用程序。整個驅(qū)動程序工作原理如圖2所示。

流驅(qū)動的工作順序如下：1)加載驅(qū)動。在當(dāng)系統(tǒng)啟動時，設(shè)備管理器搜尋注冊表的 HKEY_LOCAL_MACHINEDriverBuiltIn鍵下面的子鍵，并逐一加載子鍵下的每個驅(qū)動，此過程叫BusEnum。2)設(shè)備管理器從注冊表的dll鍵值中獲取驅(qū)動程序所在的DLL文件名。3)設(shè)備管理器調(diào)用LoadDriver()函數(shù)把DLL加載到自己的虛擬地址空間內(nèi)。4)設(shè)備管理器在注冊表的HKEY_LOCAL_MACHINEDriverActive下面，記錄所有已經(jīng)加載的驅(qū)動程序[2]。 5)設(shè)備管理器調(diào)用驅(qū)動中的XXX_Init()函數(shù)。6)在XXX_Init()中，通常對硬件進(jìn)行一些基本的初始化操作。通過以上6步，流接口驅(qū)動被成功加載。7)應(yīng)用程序使用該設(shè)備。首先它調(diào)用CreateFile()打開設(shè)備。CreateFile()是在FileSys.exe中實現(xiàn)的。但是 FileSys.exe只作簡單判斷，如果發(fā)現(xiàn)打開的設(shè)備驅(qū)動程序而不是一個文件，那么就重新把主動權(quán)交還給設(shè)備管理器。8)設(shè)備管理器調(diào)用驅(qū)動程序中的 XXX_Open()函數(shù)打開設(shè)備。在XXX_Open()中，驅(qū)動程序可能會對硬件進(jìn)行一些額外的初始化工作，使硬件進(jìn)入工作狀態(tài)。 9)XXX_Open()函數(shù)把打開設(shè)備的結(jié)果返回給設(shè)備管理器。10)設(shè)備管理器把XXX_Open()返回的結(jié)果，再返回給應(yīng)用程序的 CreateFile()函數(shù)調(diào)用。通過7-10步，設(shè)備已被成功打開，至此就可以對設(shè)備進(jìn)行讀寫和控制操作。11)應(yīng)用程序使用第7步 CreateFile()函數(shù)返回的句柄作為ReadFile() / WriteFile()的第一個參數(shù)，向設(shè)備發(fā)送讀請求。同樣ReadFile() / WriteFile()要經(jīng)過FileSys.exe轉(zhuǎn)發(fā)給設(shè)備管理器。12)設(shè)備管理器調(diào)用驅(qū)動程序中的XXX_Read() / XXX_Write() 函數(shù)，讀取設(shè)備的數(shù)據(jù)信息或向設(shè)備寫信息。13)在流驅(qū)動程序中，XXX_Read() / XXX_Write() 函數(shù)可與硬件交互，從硬件中讀取必要的信息或向硬件寫必要的信息。然后返回給設(shè)備管理器，再返回給應(yīng)用程序。