PCI接口扩展卡的快速开发方案

3 PCI接口卡驱动程序及软件设计

在DOS环境下，操作系统对应用程序开放所有权限，开发人员可以使用汇编指令、BIOS函数等任何方法操作硬件资源，此处不再多述。

在Windows系统中，为避免因不当的硬件操作而导致系统崩溃，应用程序不再具有直接的硬件访问权，如果要操作硬件，必须借助设备驱动程序。现有的Windows系列操作系统产品众多，所使用的设备驱动程序结构也有所不同。其中，VxD型驱动程序最古龙，适用于Win3.x、Win95、Win98等操作系统；WinNT型驱动程序只适用于WinNT4.x以下版本的操作系统；WDM型驱动程序是WinNT型驱动程序的升级版，适用于Win98、Win2000、WinXP等操作系统，是今后几年的应用主流。

Microsoft为设备驱动程序的编写提供了一些工具，如Windows Device Drivers Kit(简称DDK)，它包含了驱动开发所需的各种类型的定义和内核函数库。如果直接使用发所需的各种类型的定义和内核函数库。如果直接使用DDK，开发者需要了解整个系统体系结构和WDM规范，熟谙上千个DDK函数的功能和使用场合。用这些方法编制的驱动程序有很高的运行效率，但是开发难度大，测试流程繁琐，一般用于有一定研发和生产需求的单位。

为减轻开发者的负担，很多第三方厂商提供了辅助软件。如Numega公司的DriverStudio软件，它将DDK函数按照逻辑功能组织，把很多常用功能封装成类，建立了一个基于C++语言的而向对象的编程环境。开发者面对的不再是上千个复杂凌乱的DDK函数，而是逻辑清晰的类库，大大降低了开发难度和开发周期，获得了广泛的应用。

对于速度要求不高、实时性要求不严的场合，Jungo公司的Windriver软件提供了一种更加快速简洁的解决方案。它内置一个名为Wdpnp.sys的通用核心态WDM驱动程序，将一些基本的操作如存储读写、I/O端口读写、中断服务、DMA操作等进行了封装，开发者只需编写一个外壳程序来调用这个驱动程序，开发者只需编写一个外壳程序来调用这个驱动程序，就可以对硬件设备操作，如图3所示，图中灰色的部分表示Windriver已经提供。

Windriver提供的驱动程序经过充分优化，功能完备，在通用性和高效性之间做了很好的平衡。另外，Windriver专门为PLX公司的芯片开发了软件包，因此非常适合在本方案中使用。

Windriver启动后，会自动发现计算机上的所有即插即用设备，如图4所示。其中"PCI：PLX PCI 9050 Target PCI Interface Chip"即指本卡。点击"Generate.INF file"按钮可以生成INF文件，系统用它提供的信息安装Wdpnp.sys。

为方便在用户态驱动代码中操作SJA1000和PLX9052的寄存器，可以使用Windriver为已映射的存储器地址命名，如图5所示，图中CAN_IR表示中断寄存器，CAN_CR表示寄存器，等等。

Windriver的核心态驱动程序内置了中断服务函数，它的作用有两个：一是发送硬件清中断指令，用户在初始化阶段告知Windriver如何清中断（一般是对板卡上的某个寄存器进行读写），由核心驱动程序自动完成。二是通知应用程序有中断到来，回调用户程序的中断响应函数。

用Windriver可以生成一个基于C语言的应用程序函数库，用户通过这些库函数控制内核驱动程序。现以笔者编制的程序为例进行介绍，工程文件名取为CAN01。

在初始化阶段，先使用WD_Open()打开驱动程序，再用CAN01_Open()设置驱动程序工作参数，生成一个CAN01实例，最后用CAN01_IntEnable()设置用户态中断响应函数。

在退出应用程序前，先清除所有未处理的中断，释放分配的内存，再用CAN01_Close（）删除CAN01，最后使用WD_Close（）关闭驱动程序。

对SJA1000和PLX9052的寄存器的操作通过两个函数完成，可以实现CAN总线通信和数字量I/O等功能：

读操作CAN01_ReadByte(),

写操作CAN01_WriteByte()。

本文根据笔者的实验经验，介绍了开发PCI总线扩展卡的软硬件流程，给出了一套快速可行的解决方案。该方案电路简单、调试方便、编程高效、可以使技术人员迅速掌握PCI总线的开发技术，从而设计符合个性要求的多功能扩展卡。