基于PCI总线的实时测频卡WDM驱动程序设计方案

4测频卡WDM驱动程序实现

在微软公司DDK工具的支持下，Compuware Nu-Mega公司提供Driver Studio工具包中的DriverWorks将WDM驱动程序编写所需的对内核及对硬件的访问封装成类库，加上驱动程序代码生成向导DriverlWizard，极大地简化了驱动程序的开发难度。本文选择DriverWorks作为WDM驱动程序的开发工具。

测频卡驱动程序的主要功能是为用户读取所测信号的频率参数，包括载频、调制方式、码元速率等。同时用户还能通过驱动程序发送命令对测频卡的工作方式进行控制。由此可知，驱动程序要重点处理好硬件访问和中断处理工作。

4.1I／O访问

类KIoRange封装了对I／O端口的操作。本卡中PCI配置寄存器中的Base 2基地址寄存器定义了I／O空间。在OnstartDevice例程中取得I／O资源，并初始化，其函数实现如下：



完成初始化后，可以用成员函数inb，inw，ind从I／O端口读一个(多个)字节、字、双字的数据；outb，outw，outd向I／O端口写一个(多个)字节、字、双字的数据。

4.2内存访问

在Windows系统中，内存分为分页内存和非分页内存。在WDM驱动程序中，对于硬件的内存映射一般需要用非分页内存。因为在一些较高级别的例程中，使用分页内存会造成系统产生缺页中断，从而引起死锁。使用非分页内存无需太多的转换，非常安全，效率也高。类KMemoryRange封装了对PCI设备映射内存的操作。类KMemoryRange成员函数的读／写操作同类KIoRange。由PCI配置寄存器中的Base 0和Base 1基地址寄存器分别定义了两个内存空间。在OnstartDevice例程中取得内存资源并初始化，其函数实现如下：

Status=m_MemoryRange0．Initialize(pResListTranslated，pResListRaw，PciConfig．BaseAddresslndexToOrdinal(0))；
Status=m_MemoryRangel．Initialize(pResListTranslated，pResListRaw，PeiConfig．BaseAddresslndexToOrdinal(1))；

4.3中断处理

中断处理一般需要声明两种类实例：Klnterrupt和KDeferredCall。Kinterrupt类用于实现硬件中断处理；KDeferredCall类用于实现延时过程调用。首先创建一个Klnterrupt类实例m_Irq，将此实例作为设备类的成员变量，然后创建一个KDeferredCall类实例m_DpcFor_Irq。m_Irq对应的中断服务例程和m_DpcFor_Irq对应的延时过程调用例程也需要在实例中声明。这两个实例m_Irq和m_DpcFor_Irq都是在OnstartDevice例程中初始化的，代码如下：

status=m_Irq．InifializeAndConnect(pResListTranslated，LinkTo(Isr_Irq)，This)；
m_DpcFor_Irq．Setup(LinkTo(DpeFor_Irq)，this)；

中断服务例程的处理时间应尽量短，对于一些耗时，但不需要立即处理的任务，中断服务程序会调用一个低于中断服务程序DIRQL级别的延迟过程调用程序DPC，在DISPATCH_LEVEL上完成处理，这个级别上的限制较少，函数调用也相对比较方便。在中断服务例程中，首先判断中断是否是自己设备产生的，若不是，返回FALSE；若是，进行必要的处理，请求一个DPC(延时过程调用)，然后返回TRUE。关键代码如下：



在延时过程调用例程DpcFor_Irq中，读取所测信号的频率参数：



5驱动程序与应用程序之间的通信

虽然驱动程序是为设备的硬件层编程服务的，但同样需要提供和应用程序进行通信的能力，从而最终达到应用程序控制设备的目的。应用程序与驱动程序之间的通信通过调用Win32 API来实现，应用程序用Creatfile函数通过已经定义的设备接口来获取驱动程序文件句柄，然后将文件句柄作为其他Win32 API函数的一个参数，对驱动程序的进行数据操作。调用DeviceloControl进行数据量较小的，如控制指令传输或端口、寄存器访问；调用ReadFile，WriteFile等函数进行数据量较大的传输，如内存读／写等。驱动程序与应用程序的通信有DeviceControl异步完成、共享Win32事件通知两种方式。Win32事件通知是由应用程序创建了一个事件后，设置事件的状态为Unsignal，然后直接将该事件句柄传递给驱动程序，等待驱动程序发送事件通知。驱动程序通过类Kevent获取这个事件的一个对象指针后，在IRQL≤DISPATCH_LEVEL级别的例程中设置事件信号状态为Signal来通知应用程序进行后续处理。

6结语

基于上述的硬件结构和驱动程序设计方法，成功开发了一款实时测频卡，在实际中得到了很好的应用，板卡工作正常，达到了预期效果。实践证明，DriverWorks是一款功能强大，使用方便的驱动程序开发工具，利用它可以方便快捷地构造PCI设备的驱动程序框架，大大加快了开发周期，提高了开发效率。