基于Windows系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收卡的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)

　　[摘 要]介紹了在Windows系統(tǒng)環(huán)境下利用WDF開發(fā)CPCI接收設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序的步驟。重點(diǎn)研究了板卡多突發(fā)中斷情況下，實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)核層穩(wěn)定采集板卡數(shù)據(jù)的方法。
　　[關(guān)鍵詞]CPCI，驅(qū)動(dòng)程序，WDF
　　[Abstract]the paper introduces the process of empolderring CPCI receiving device driver using WDF depending Windows operation system. Particularly shows the device causing burst interruptions receives data stably.
　　[Key words]CPCI， driver，WDF
　　中圖分類號(hào)：S343 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）24-0274-02
　　1.引言
　　數(shù)據(jù)接收卡是一種廣泛應(yīng)用的測(cè)試設(shè)備。為了便于板卡利用Windows系統(tǒng)的可視化界面，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析與顯示，需要開發(fā)基于Windwos系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)，完成數(shù)據(jù)接收卡與用戶應(yīng)用程序間的橋接。由于cpci總線具有更好的機(jī)械特性和更多的擴(kuò)展IO，自主研發(fā)數(shù)據(jù)接收卡采用cpci總線接口設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)選用微軟新推出的WDF（Windows Driver Foundation，Windows驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)）框架驅(qū)動(dòng)模型，相比較早的WDM（Windows Driver Model），更提高了驅(qū)動(dòng)程序的穩(wěn)定性。
　　2.Windows環(huán)境下基于cpci總線的采集卡驅(qū)動(dòng)框架設(shè)計(jì)
　　設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序至少包含兩個(gè)驅(qū)動(dòng)程序，總線驅(qū)動(dòng)程序和功能驅(qū)動(dòng)程序�？偩�驅(qū)動(dòng)程序由操作系統(tǒng)提供， 基于CPCI總線的驅(qū)動(dòng)程序是指功能驅(qū)動(dòng)程序，只要完成設(shè)備功能。采集卡主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和指令的發(fā)送，因此采集卡的驅(qū)動(dòng)主要實(shí)現(xiàn)中斷操作及控制指令的讀寫操作。針對(duì)多中斷接收卡設(shè)計(jì)的基于Windows系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，該驅(qū)動(dòng)包括板卡識(shí)別模塊，地址轉(zhuǎn)換模塊，多中斷數(shù)據(jù)處理模塊。具體驅(qū)動(dòng)處理流程如下圖所示。CPCI驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)步驟如圖1所示。
　　1）初始化設(shè)備，創(chuàng)建設(shè)備對(duì)象、設(shè)備接口和IO隊(duì)列，主要在DriverEntry例程實(shí)現(xiàn)。調(diào)用WdfDriverCreate（）函數(shù)創(chuàng)建WDFDRIVER對(duì)象；
　　2）完成地址映射，將板卡硬件地址轉(zhuǎn)換成Windows系統(tǒng)可以識(shí)別與操作的地址，初始化中斷與DMA通道，主要在即插即用例程EvtDriverDeviceAdd（）中實(shí)現(xiàn)；
　　3）上層應(yīng)用程序發(fā)送控制指令，開中斷，啟動(dòng)中斷處理過程，主要在分發(fā)例程EvtIoDeviceControl（）中實(shí)現(xiàn)；
　　4）中斷操作，主要在中斷例程中實(shí)現(xiàn)；
　　3.遇到問題及解決措施
　　數(shù)據(jù)接收卡產(chǎn)生突發(fā)多中斷脈沖，且不同類型中斷脈沖間隔可能會(huì)很短，一般的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)會(huì)出現(xiàn)丟數(shù)情況，該驅(qū)動(dòng)采用與硬件設(shè)備建立握手機(jī)制，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)中斷類型信息，延遲數(shù)據(jù)搬移釋放中斷處理函數(shù)的方式，實(shí)現(xiàn)了接收卡實(shí)時(shí)穩(wěn)定的接收數(shù)據(jù)。建立握手與中斷類型緩存表，延遲數(shù)據(jù)處理的方法步驟如下所示。
　　1）建立中斷類型緩存表，初始化讀計(jì)數(shù)write_count_n =0與寫計(jì)數(shù)read_ count_n =0；
　　2）在中斷處理函數(shù)中接收中斷，根據(jù)寄存器存儲(chǔ)的中斷類型將不同的標(biāo)志位寫入中斷類型緩存表，相應(yīng)中斷類型的write_count_n加1，并根據(jù)中斷類型標(biāo)志位預(yù)判是否有其他中斷到達(dá)；
　　3）中斷類型判讀完成后，向固定IO寄存器寫入1，后寫入0，輸出脈沖，與硬件設(shè)備完成握手，通知硬件將高電平的中斷信號(hào)拉低，有效防止驅(qū)動(dòng)程序由于中斷處理函數(shù)的處理時(shí)間較長而未能響應(yīng)其他中斷脈沖信號(hào)的情況的發(fā)生；
　　4）啟動(dòng)延遲過程調(diào)用，釋放中斷處理函數(shù)，繼續(xù)接收其他類型中斷，提高中斷處理效率；
　　5）根據(jù)中斷類型緩存表類型在延遲過程調(diào)用函數(shù)中進(jìn)行不同數(shù)據(jù)的搬移，并將相應(yīng)中斷類型的read_count_n加1。根據(jù)數(shù)據(jù)類型置不同類型事件，通知上層應(yīng)用程序從數(shù)據(jù)緩存中搬移數(shù)據(jù)（圖2）。
　　4.結(jié)束語
　　自主研發(fā)板卡需要采集多路數(shù)據(jù)，輸出多中斷，采用普通驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)已經(jīng)無法滿足設(shè)計(jì)需求，在驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中采用建立握手和中斷類型緩存表的方法，實(shí)現(xiàn)了在驅(qū)動(dòng)內(nèi)核層實(shí)時(shí)穩(wěn)定的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
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