基于DSP的PCI驱动程序开发

3 驱动程序功能实现
当把板卡第一次插到计算机的PCI插槽以后，计算机的系统总线会检测到有个新设备没有安装驱动程序，并提示安装驱动程序。正确地安装驱动程序以后，用户就可以在应用程序中与驱动程序进行通信。
3．1 打开设备
在应用程序中调用系统提供的函数CreateFile()。如果系统根据设备名确实检测到设备并成功打开了这个设备，则返回一个指向这个设备的有效句柄；如果调用失败，则返回一个错误信息。
3．2 读／写设备
读／写设备包括读／写设备的配置空间、读／写设备的非配置空间，其中，非配置空间包括I／O空间、存储空间。 设备被打开以后，应用程序就调用DeviceloCon-trol()函数来达到访问设备的目的。DeviceIoControl()函数有8个参数，其中第3个参数是应用程序传递给驱动程序的数据缓冲区地址，在这个数据缓冲区存放的是应用程序要读写的设备的空间、偏移量、长度，这些都需要在应用程序中配置好。
(1)PCI总线接口模块(PCI Bus InteRFace Unit，PBIN)：该模块对主／从模式下的总线交易都不会插入等待周期，可以实现最大的总线传输带宽。
(2)E2PROM控制器模块：控制器与外部的4线串行E2PROM相连。PCI接口复位时，控制器读取E2PROM中的数据，配置PCI接口。DSP可以通过映射寄存器访问E2PROM。
I／O请求包(IRP)是驱动程序操作的中心，是一个预先定义的数据结构，带有一组对它进行操作的I／O管理器例程。一个IRP有固定的首部和可变数目的 IRP栈单元。IRP的固定部分含有IRP的固定属性，每个栈单元含有大多数有关的IRP参数。当IRP由多个驱动程序处理时，使用多个IRP栈单元。每个驱动程序从当前IRP栈单元得到它的IRP参数。如果把IRP沿当前设备的驱动程序栈向下传递，必须在当前驱动程序中使用正确的参数设置下一个栈单元，然后在此驱动程序中利用函数IoCalldriver()调用更低层的驱动程序。驱动程序不必处理所有的IRP，但至少需要处理“创建”和“关闭”这两个 IRP。I／O管理器接收I／O请求，然后在把它传递到合适的驱动程序栈中的最高驱动程序之前，分配并初始化IRP。驱动程序处理IRP的过程。
当应用程序读／写设备时，驱动程序工作的流程图。
首先，获取当前IRP栈单元的指针；然后再读取I／O控制代码，判断应用程序想达到什么样的目的：是读／写配置空间，还是读／写非配置空间，然后再调用相应的处理程序。
4 结 语
这里采用微软的驱动程序开发包Device Driver Kit(DDK)是因为它是其他几种工具的基础，它要求开发人员深刻了解驱动底层，虽然不易掌握，但开发出来的驱动程序通用性好，兼容性强。板卡与PC机的通信速度得到了很大的提高。
(4)分发例程(Dispatch)：用于管理驱动程序与应用程序之间的通信，从而实现应用程序控制PCI设备的目的。
严格地说，驱动程序中只有“初始化”模块Drivet-Entry例程是一定不能少的。在实际工作中，所有驱动程序都有分发例程处理用户I／O请求。
2．2 IRP处理
IRP首先到达最高层的驱动程序1，驱动程序1使用函数IoGetCurrentIrpStackLocation()获得指向当前栈单元的指针。
然后驱动程序1使用IoCallDriver()函数调用下一个驱动程序。I／O管理器现在改变“当前IRF’栈单元”指针，所以驱动程序2看到向下的第二个IRP栈单元(驱动程序1为它设置的栈单元)。这个过程继续，直到最底层的的驱动程序4收到这个IRP。
驱动程序4现在处理这个IRP。当它完成IRP的处理时，驱动程序4调用IoCompleteRequest()函数。指示它已经完成IRP的处理。IRP再沿设备栈向上传递，直到它最终弹出栈顶，回到用户。
2．3 IRP的完成
当一个驱动程序完成对IRP的处理时，它必须告诉I／O管理器，这称为IRP完成。如下面代码所示，必须设置IRP IoStatus域结构中的几个域。IoStatus，Status设置为一个NTSTATUS状态码，IoStatus．In-formation通常存储传输的字节数。如：
与工业标准结构(Industry Standard Architecture，ISA)设备不同的是：PCI硬件设备资源的分配不是硬件设计所决定的，而是由Windows操作系统根据PC机中所有硬件设备对资源的占有统一分配的。为了保证系统的安全性、稳定性和可移植性，对应用程序访问硬件资源加以限制。这就要求设计设备驱动程序以跨越操作系统的边界，对物理硬件进行操作。
1 DSP芯片中集成的PCI接口特点
1．1 PCI接口的内部结构
DM642片内集成一个主／从模式的PCI接口，它相当于专用的PCI接口芯片，这样可以不必深究PCI总线规范，将工作重点放在系统功能的实现上。DSP可以通过这个接口实现与PCI主机的互连。
从图1可以看出，PCI接口的内部结构包括7个部分：
(5)DSP主模式模块：包括读／写两个子模块，DSP是该模块的主控方。DSP主模式读这个子模块，完成DSP主设备通过PCI接口从外部PCI从设备中读取数据。DSP主模式写这个子模块完成DSP主设备通过PCI接口写数据到外部PCI从设备。
(6)PCI I／O接口模块：它包括PCI的I／O寄存器，HSR，HDCR，DSPP。只能由PCI主机通过基址1寄存器或基址2寄存器的空间映射进行访问。
(2)AddDevice例程：在驱动程序初始化以后，PnP管理器调用驱动程序的Add Device例程来初始化由该驱动程序所控制的设备。在Add Device例程中，驱动程序创建一个设备对象作为目标设备，并将设备对象附着到设备堆栈中。
(3)PnP例程：PCI设备都是即插即用设备，PCI设备的驱动程序必须具备PnP例程。PnP管理器使用PnP例程来管理驱动程序启动、停止和删除设备。
(3)DSP从模式写模块：包括一个多路复用器和一个PBIN到DSP的FIFO。它完成的功能是：外部PCI设备通过PCI接口写数据到DSP从设备。外部主设备往DSP的Base0空间执行写操作时，PCI地址与DSPP寄存器中的固定偏移值结合，形成DSP目的地址，在传输过程中目的地址自动递增。
(4)DSP从模式读模块：包括一个多路复用器和一个DSP到PBIN的FIFO。它完成的功能是：外部PCI设备通过PCI接口能够从DSP从设备读取数据。在外部主设备从DSP的Base0空间执行读操作时，PCI地址与DSPP寄存器中的固定偏移值结合，形成DSP源地址，在传输过程中此地址自动递增。
Irp一>loStatus．Status=S T ATUS_SUCCESS
Irp一>IoStatus．Information=info；
IoCompleteRequest(Irp，IO_NO_INCREMENT)；
调用IoCompleteRequest()表明低层驱动程序已经完成了IRP的请求，并将这个IRP返回给I／O管理器。IO_No_INCREMENT是个系统定义的常量，指定启动该IRP的优先级，需要驱动程序快速处理。
PCI接口中包括3类寄存器：
(1)PCI配置寄存器：只能被外部PCI主机(Host)访问。
这些寄存器提供了PCI接口的配置信息，只能由外部主机访问，可以从外部E2PROM自动加载，或者直接设置为默认值。
(2)PCI I／O寄存器：只能被外部PCI主机(Host)访问。
PCI I／O寄存器只能由PCI主机通过基址l寄存器(Basel Address Register)或基址2寄存器(Base2Address Register)的空间映射进行访问。
这个调用由I／O系统服务接收。I／O管理器从这个请求构造一个合适的I／O请求包(IRP)。在最简单的情况下，I／O管理器只是把IRP传递给一个设备驱动程序，这个驱动程序调用硬件，并完成IRP的处理。I／O管理器把数据和结果返回给Win 32和用户应用程序。现在一个分层的设备驱动程序栈是很常见的。每个驱动程序把该请求划分为更简单的请求。高层次的驱动程序调用低层次的驱动程序，最后，最低层的驱动程序与硬件直接打交道完成用户的请求。I／O管理器把数据和结果返回给Win 32和接口模块：包含DSP的映射寄存器，用于控制主模式接口，产生PCI中断以及电源管理。
其他几个模块都与PCI总线接口模块相连，而PCI总线接口模块对外通过PCI总线与外部设备相连，这样。DSP就可以通过主／从模式的读或写来完成与外部-设备之间的数据传输。
1．2 PCI接口中的寄存器
I／O管理器每收到一个来自用户应用程序的请求就创建一个I／O请求包(IRP)的数据结构，并将其作为参数传递给驱动程序。
2．1 设备驱动程序的组成部分
可以把一个完整的驱动程序看作是一个容器，它包含许多例程。当操作系统遇到一个I／O请求包(I／ORequest Packet，IRP)时，它就调用这个容器中的例程来执行该IRP的各种操作。驱动程序包含以下几个基本例程： (1)DriverEntry例程：它是驱动程序的初始化入口点，必须叫作DriverEntry。它负责驱动程序的初始化，用来初始化驱动程序范围内的数据结构和资源。它主要有以下三个功能：设置Adddevice，Unload和其他例程的入口指针；可以从注册表中获取一些需要的信息以初始化驱动程序；初始化其他的在驱动程序范围内的数据结构和资源。所有的驱动程序都必须包含它。当装载驱动程序时，PnP管理器为每个驱动程序调用一次 DriverEntry例程。
基于DSP的PCI驱动程序开发
0 引 言
计算机系统总是通过总线(Bus)实现相互间信息或数据交换的。这些定向的信息流和数据流在总线中流动，就形成计算机系统的各种操作，它能实现各种不同部件和设备之间的互连。