基于WDM驱动程序和总线技术实现D/A数据输出板卡的设计
pci（perip heral component interconnect ）是一种先进的高性能32/64位局部总线，支持线性突发传输，数据最大传输率可达132mb/s。
同时，pci总线存取延误小，采用总线主控和同步操作，不受处理器限制，具有自动配置功能，非常适合于高速外设。所以，它正迅速取代原先的isa总线成为微型计算机系统的主流总线。
随着工业控制pci设备的增多，需要开发大量专用wdm驱动程序。鉴于直接用ddk开发驱动程序难度大，周期长，本文介绍了用driverstudio套件开发wdm驱动程序的方法以及基于9052总线控制器的d/a数据输出板卡的硬件结构。
图1 d/a数据输出板卡硬件结构
d/a数据输出板卡硬件结构如图1所示。硬件电路由pci总线控制器9052，数据锁存器ls373，d/a转换芯片，eeprom组成。板卡上电时，读取eeprom内容初始化9052配置空间，据此为板卡分配合适的内存空间和i/o空间，对空间进行读写操作。首先，上位机通过writefile（）调用设备驱动程序，发送两个12位数字量，驱动程序相应函数将两个数字量分别写入两路锁存器，送入d/a转换芯片，最后输出模拟量。
9052空间配置
pci9052芯片的配置寄存器分为pci配置寄存器和局部配置寄存器，二者都可以由pci总线和串行eeprom访问。在pci配置寄存器中的设备id、制造商id、版本号、首区类代码、类别代码、指令寄存器和状态寄存器等寄存器在所有的pci设备中都必须实现，具体设置可参考相关资料。pci配置寄存器提供有6个基地址寄存器（base0～base5）这些基地址都是系统中的物理地址，其中base0和base1是用来访问局部配置寄存器的基地址，base0是映射到内存的基地址，base1是映射到i／o的基地址，可用于通过内存和i／o来访问局部配置寄存器。这两个基地址可固定用于pci9052芯片的寄存器操作。通过base2～base5四个空间最多可以访问局部端所接的4个芯片，实现4个局部地址空间（局部空间0～3）的pci总线访问。
本设计选取las0（local address space 0）来访问局部端的锁存器，该寻址空间大小为4kb，与其有关的寄存器有四个：las0范围寄存器、las0局部基址寄存器、las0局部总线区域描述符和片选0基址寄存器。las0范围寄存器规定了地址空间的大小。
由于需要4kb的地址空间，所以las0范围寄存器的值为0xfffff000；基地址必须是地址空间的整数倍，末尾为局部空间使能为，所以局部基址寄存器设为0x00000001；las0局部总线区域描述符设为0x00000102；片选0基址寄存器设为0x00000081。
驱动程序框架的建立
1 开发环境的选择
驱动程序开发选用numega公司的driverstudio，它包含vtoolsd、softice和driverworks等开发工具，driverworks用于开发kmd和wdm驱动程序，它适用于windows 98/me/nt/2000/xp操作系统。driverworks，需要相应ddk的支持，把ddk用类的形式进行封装，使用起来非常方便。
开发环境的建立
首先要安装软件。必须按照下面的顺序安装：
安装microsoft visual studio c++ 6.0。在安装过程中，必须选中“注册环境变量”选项。
安装操作系统对应的ddk（２０００系统安装２０００ｄｄｋ，ｘｐ系统安装ｘｐｄｄｋ）。
安装drivestudio3.1（若为xp系统，必须安装3.2以上的版本）。
接下来，编译库文件。用vc打开库文件program files\compuware\ driverstudio\driverworks\source\ vdw libs.dsw，选择build|batch build（编译|批构件），从中选择需要编译的配置（32位机选“select all i386”）。若编译无错误，就可以进行驱动程序的开发了。
3 生成驱动程序框架
从开始菜单启动driver wizards，选择driverworks project，开始创建一个驱动程序框架。
● 填写驱动程序名称，单击next;
● 选择驱动程序类型，这里选择wdm driver驱动程序，单击next;
● 选择wdm function driver，单击next;
● 选择总线类型，这里选择pci总线。填写pci vendor id和pci device id，一般可以从硬件的使用说明书中看到，没有的话可以用pciview软件得到。后两项pci subsystem id和pci revision id可以不填。单击next;
● 选择设备类的名称和文件类名称，默认即可，单击next;
● 选择需要的功能函数，本设计需要i/o读写，必须添加i/o通信函数。添加读函数pci_da_ioctl_read（）和写函数pci_da_ioctl_write（），单击next;
● 选择队列方式，数据量大时选择排队，点击next；
● 添加资源。资源分为i/o资源和内存资源。添加资源时必须对应硬件相应得基地址寄存器。选择direct存取方式，单击next;
● 为i/o通信方式添加控制代码，若不需要i/o通信，可不添加，单击next；单击finish，完成驱动程序框架，并自动启动vc。
4 添加代码完成应用程序和驱动程序的通信
在driverworks中，应用程序使用cdeviceinterfaceclass的实例去获得一个或更多的deviceinterface实例。cdeviceinterface类抽象了一个单一设备接口，它的成员函数devicepath（ ）返回一个路径名指针，它被发送到createfile去打开设备，即获取设备句柄。
打开设备以后，应用程序通过函数readfile（），writefile（）和deviceiocontrol（）函数调用访问设备。其中，deviceiocontrol（）函数可以用不同的ioctl命令实现不同的功能。要完成应用程序和驱动程序的通信，还必须添加硬件板卡访问命令。在驱动程序中，主要用inb（），outb（）函数进行硬件访问，具体参数可参照vc的msdn。
在本系统中，主要用deviceiocontrol（）来调用驱动程序。相应的通信函数和添加的读写代码如下：
ntstatus pci_dadevice：：pci_da_ioctl_read_handler（kirp i）
{
ntstatus status= status_success;
//得到ioctl缓冲区指针
puchar poutbuffer=（puchar） i.ioctlbuffer（） ;
//输出缓冲区大小
ulong iooutsize=i.ioctloutputbuffersize（）;
//读取偏移地址为n-1的数据，放入输出缓冲区，传递给应用程序
poutbuffer［0］= m_memoryrange1.inb（iooutsize-1）;
//读取一个字节数据
i.information（）=1;
return status;
}
ntstatus pci_dadevice：：pci_da_ioctl_write_handler（kirp i）
{
ntstatus status=status_success;
//得到ioctl缓冲区指针
puchar pinbuffer=（puchar） i.ioctlbuffer （）;
//输入缓冲区大小
ulong ioinsize=i.ioctlinputbuffersize（）;
//将数据写入偏移地址为n-1的存储单元
m_memoryrange1.outb
（ioinsize-1，pinbuffer［0］）;
//写入大小为一个字节
i.information（）=1;
return status;
}
编译驱动程序，生成一个.inf文件和一个.sys文件，这就是需要安装的驱动程序文件。编译无错误，就可以安装调试驱动程序了。
5 安装调试驱动程序
插入自己设计的pci板卡，重新启动计算机，出现安装新硬件向导。安装已经生成的.inf文件和.sys文件。安装后，查看pci设备的资源，若与自己硬件设置的资源空间相同，则设备驱动安装成功。
用windows自带的命令提示符，打开驱动程序框架自带的test应用程序，测试通过驱动程序读写数据。若读取的和写入的数据一致，则驱动程序开发成功。
结束语
本文以一种基于pci总线的d/a数据输出板卡为例，介绍了在windows 2000/xp下用driverstudio开发pci总线wdm驱动程序的基本方法，详细叙述了应用程序和驱动程序之间的通信机制和硬件访问方法；针对板卡的硬件结构和功能用途，介绍了pci9052总线控制器pci配置寄存器和局部配置寄存器地址配置的具体方法；给出了利用安装新硬件向导安装驱动程序的方法，实现了上位机和数据输出板卡的通信。
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本设计选取las0（local address space 0）来访问局部端的锁存器，该寻址空间大小为4kb，与其有关的寄存器有四个：las0范围寄存器、las0局部基址寄存器、las0局部总线区域描述符和片选0基址寄存器。las0范围寄存器规定了地址空间的大小。
由于需要4kb的地址空间，所以las0范围寄存器的值为0xfffff000；基地址必须是地址空间的整数倍，末尾为局部空间使能为，所以局部基址寄存器设为0x00000001；las0局部总线区域描述符设为0x00000102；片选0基址寄存器设为0x00000081。
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1 开发环境的选择
驱动程序开发选用numega公司的driverstudio，它包含vtoolsd、softice和driverworks等开发工具，driverworks用于开发kmd和wdm驱动程序，它适用于windows 98/me/nt/2000/xp操作系统。driverworks，需要相应ddk的支持，把ddk用类的形式进行封装，使用起来非常方便。
开发环境的建立
首先要安装软件。必须按照下面的顺序安装：
安装microsoft visual studio c++ 6.0。在安装过程中，必须选中“注册环境变量”选项。
安装操作系统对应的ddk（２０００系统安装２０００ｄｄｋ，ｘｐ系统安装ｘｐｄｄｋ）。
安装drivestudio3.1（若为xp系统，必须安装3.2以上的版本）。
接下来，编译库文件。用vc打开库文件program files\compuware\ driverstudio\driverworks\source\ vdw libs.dsw，选择build|batch build（编译|批构件），从中选择需要编译的配置（32位机选“select all i386”）。若编译无错误，就可以进行驱动程序的开发了。
3 生成驱动程序框架
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● 填写驱动程序名称，单击next;
● 选择驱动程序类型，这里选择wdm driver驱动程序，单击next;
● 选择wdm function driver，单击next;
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● 选择队列方式，数据量大时选择排队，点击next；
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在本系统中，主要用deviceiocontrol（）来调用驱动程序。相应的通信函数和添加的读写代码如下：
ntstatus pci_dadevice：：pci_da_ioctl_read_handler（kirp i）
{
ntstatus status= status_success;
//得到ioctl缓冲区指针
puchar poutbuffer=（puchar） i.ioctlbuffer（） ;
//输出缓冲区大小
ulong iooutsize=i.ioctloutputbuffersize（）;
//读取偏移地址为n-1的数据，放入输出缓冲区，传递给应用程序
poutbuffer［0］= m_memoryrange1.inb（iooutsize-1）;
//读取一个字节数据
i.information（）=1;
return status;
}
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{
ntstatus status=status_success;
//得到ioctl缓冲区指针
puchar pinbuffer=（puchar） i.ioctlbuffer （）;
//输入缓冲区大小
ulong ioinsize=i.ioctlinputbuffersize（）;
//将数据写入偏移地址为n-1的存储单元
m_memoryrange1.outb
（ioinsize-1，pinbuffer［0］）;
//写入大小为一个字节
i.information（）=1;
return status;
}
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