基于1394b总线仿真设备的WDM驱动开发

方面，突发性大数据量传输发生率比较高，而windows环境下每个进程占用处理器的时间应小于50微秒，所以该驱动在PNP(Plug and Play)

为每个节点设置一个线程(PsCreateSvstemThread)对突发的大数据量数据进行平滑处理，以保证数据平稳的交由上层，该线程为事件驱动类型。并且通过KeCetCurrentThread和KeSetPriorityThread调整线程优先级。

当中断发生，中断处理函数记录中断状态并清除中断，判断中断是否为空，如果不为空则通过IoRequestDpc请求DPC，同时把相应的中断状态传给DPC。DPC通过中断状态判断中断类型和发生中断的节点，并且置位对应线程的线程事件。线程触发后，从阻塞态变为就绪态，当该进程得到处理器资源，调用数据处理函数处理数据。

DMA：Windows是多任务非实时的操作系统，而DMA可以有效的避免CPU的调度而节省时间，提高设备的实时性。系统要求DMA的使用率尽可能的减少并且尽可能的快捷。本设计使用硬件侧DMA，由FPGA逻辑实现，DMA控制由驱动控制。

驱动软件对DMA进行初始化，当中断服务程序被调用，驱动程序根据DPRAM的0、1区标志获取新数据存放区域，并从该区获取新数据的刷新标记。如有新数据，则服务程序申请DMA资源，获取到DMA资源后，锁定DMA资源并启动(DMA源地址、目的地址、数据搬运长度、控制命令)I/O端口到主存区的DMA。DMA完成后上报完整中断并释放DMA资源。当上层调用IRP_MJ_DEVICE_CONTROL对DPRAM进行写操作时，驱动程序判断用户该次操作的DPRAM的内存大小，如果在32K～2048K字节之间，则启动主存区到I/O端口的DMA，如果大于则分次启动DMA，如果小于32K字节则单拍或者多拍操作。操作流程与启动接收DMA相同，操作完成则上报中断。

循环队列：快捷性是硬件的特性之一，而应用层相对于硬件是及其缓慢的。并且由于PCI数据包封包的影响，其总线实际带宽只有133 Mbps/s，而本1394b设备支持S100Mbps

和S400Mbps两种传输速率。所以为避免设备长时间工作带来内存递增、内存泄漏以及突发大数据量给PCI总线通信超负荷运转造成数据丢失现象，驱动利用IoAllocateMdl申请一块3M的内存区，供硬件软件交互循环利用的循环队列用以保证传输的有可靠性，以及安全性。

当中断服务程序被调用时，驱动启动DMA或者读写寄存器操作把数据从指定DPRAM区搬运到主存区，更新新的数据指针并通过软中断方式通知上层软件。上层软件通过Deviee IoCo ntrol对设备进行控制，当应用层对驱动进行操作时，驱动根据写指针与读指针的差值提供可操作的内存块给上层软件。

乒乓原理：乒乓原理不仅能够提高带宽的利用率，并且能够有效避免硬件与软件操作冲突情况的出现，并且避免了资源访问冲突的重试耗时，提高传输的有效性、实时性。驱动收发模块乒乓操作如图5和图6所示。

发送模块中，驱动软件与应用层交互，采用两块地址内存区。内存块操作由用户层软件操作，操作完成后切换内存区并通知驱动最新数据存放位置。驱动软件与硬件交互也采用两块DPRAM区。DPRAM的0、1区的切换操作由驱动软件进行操作，数据更新完毕的DPRAM交由逻辑处理并进行换区操作。

接收模块中，驱动软件设计循环队列与上层软件进行交互。硬件与驱动软件交互同样采用乒乓原理，该操作由硬件逻辑操作，驱动软件根据最新数据存放的DPRAM区，以及消

息新旧标记来进行数据处理。处理完成后完成数据新旧标志切换，并软中断方式通知应用层有新数据到达，应用层驱动返回的地址指针和内存大小获取最新数据。

3 验证分析

本设备提供DLL(Dynamic Link Library)，采用Microsoft Visual Studio 2008专业版开发，封装为标准的动态链接库。提供Demo程序，图7为CC(Control computer)的发送数据窗口测试图，图8为RN(Remote Node)的接收数据的窗口测试图。

由上图可见驱动程序实现了1394b的S400 Mbps速率和PCI的S133 Mbps速率的跨速率通信数据不丢失，避免了软硬件交互产生的误码，使在S100 Mbps通信速率下平均带宽达到79.2 Mbps，在S400Mbps通信速率下平均带宽达到231.7 Mbps，实现了数据延时控制在us级别，实现了操作的准确性，保证了数据传输的确定性。

4 结束语

自2011年中国面临着国外大规模技术转移封锁以来，国内自研设备百花齐放，尤其是软件硬化无疑已经成为焦点。作为硬件灵魂的驱动程序越来越受到人们的重视。本文根据软硬件的特性进行软硬件工作协调，提高了硬件资源的利用率，提高了仿真通信的实时性，确定性，可靠性。由于需求要求该设备为PCI总线设备，通信的带宽受到限制，所以准备利用PCIe总线和实时操作系统提高设备的通信带宽