PCI設(shè)備Windows通用驅(qū)動軌范設(shè)計(jì)

我們開發(fā)了一套通用的PCI設(shè)備驅(qū)動軌范，它可以完成一般PCI設(shè)備驅(qū)動所需的功能，可以作為其它PCI設(shè)備驅(qū)動開發(fā)的框架。

　　1 驅(qū)動軌范的模式和開發(fā)工具的選擇

　　設(shè)備驅(qū)動軌范是指打點(diǎn)某個外圍設(shè)備的一段代碼。驅(qū)動軌范不會獨(dú)登時存在，而是操作系統(tǒng)的一部門。經(jīng)由過程設(shè)備驅(qū)動軌范，多個歷程可以同時使用這些資本，從而可以實(shí)現(xiàn)多歷程并走運(yùn)行。不才文中，將挪用設(shè)備驅(qū)動軌范的PC機(jī)軌范稱為用戶軌范。

　　Windows 95和Windows NT采用的驅(qū)動軌范系統(tǒng)分歧，所以年夜年夜都情形下驅(qū)動軌范也不能通用。若是設(shè)備需要在Windows 9x/NT下使用，一般至少要設(shè)計(jì)Windows 9x和Windows NT兩個驅(qū)動軌范版本。Windows 98 可以兼容Windows 95的驅(qū)動軌范，同時它又推出一個新的Win32 Drivers Mode(WDM)驅(qū)動類型。Windows 98中有些設(shè)備(如USB設(shè)備)的驅(qū)動軌范必需為WDM模式。這個新的類型現(xiàn)實(shí)是在Windows NT的驅(qū)動模子的基本上增添了即插即用等內(nèi)容。WDM驅(qū)動也可以用在Windows 2000(先前叫Windows NT 5.0)中。從久遠(yuǎn)的角度看。此后開發(fā)人員只要開發(fā)WDM驅(qū)動就可以了，但從今朝的市場情形來看，Windows 95是無法拋卻的，所以WDM在近一兩年還無法替代其它類型的設(shè)備驅(qū)動。

　　Intel 80386以上的微措置器有4個優(yōu)先級別：0級、1級、2級和3級，一般操作系統(tǒng)運(yùn)行于優(yōu)先級0級上，而用戶軌范運(yùn)行在3級上，在對硬件操作上有一些限制(具體的限制在分歧的操作系統(tǒng)中是分歧的)。Windows 95撐持的驅(qū)動類型良多，但針對一般硬件設(shè)備而言，主若是VxD和打印機(jī)驅(qū)動兩類。VxD指的是Virtual Device Drivers。VxD運(yùn)行在Intel系統(tǒng)的0級上，可以執(zhí)行特權(quán)級指令，對任何I/O設(shè)備有全數(shù)訪謁權(quán)，所以年夜年夜都硬件驅(qū)動軌范都是VxD。VxD驅(qū)動凡是以.vxd為擴(kuò)展名，放在WindowsSystem目錄下，可以在Windows 95啟動時裝入，也可以在軌范運(yùn)行時按照需要動態(tài)地載入。動態(tài)加載有助于節(jié)約系統(tǒng)內(nèi)存和資本。但打印機(jī)驅(qū)動軌范不是VxD，它運(yùn)行在3級上。同Windows 95近似，Windows NT的驅(qū)動也有可以運(yùn)行在0級的內(nèi)核模式(Kernel Mode)和運(yùn)行在3極的用戶模式(User Mode)之分。因?yàn)閃indows NT禁止用戶模式的軌范訪謁I/O端口(Windows 95/98則許可用戶軌范直接訪謁I/O端口)，直接節(jié)制物理設(shè)備的驅(qū)動軌范都是內(nèi)核模式的。而我們設(shè)計(jì)的PCI通用驅(qū)動軌范要求對各類硬件資本訪謁，所以應(yīng)該選擇工作在0級的驅(qū)動軌范模式。

　　開發(fā)設(shè)備驅(qū)動采用的首要開發(fā)工具是微軟為設(shè)備開發(fā)者供給的軟件包Device Driver Kit(DDK)。這個軟件包搜羅有關(guān)設(shè)備開發(fā)的文檔、編譯需要的頭文件和庫文件、調(diào)試工具和軌范典型。在DDK中還界說了一些設(shè)備驅(qū)動可以挪用的系統(tǒng)底層處事，象DMA處事、間斷處事、內(nèi)存打點(diǎn)處事、可安裝文件系統(tǒng)處事等等。這些都是編寫設(shè)備驅(qū)動所必需的。但Windows 95的DDK因?yàn)槭滓褂?a href="http://ttokpm.com/v/tag/3195/" target="_blank">匯編說話描述。開倡議來斗勁堅(jiān)苦。是以，我們在Windows 95操作系統(tǒng)中同時采用了Numega公司的產(chǎn)物VtoolsD。VtoolsD是基于C/C++的，撐持Borland C++和Visual C++，使用和維護(hù)都較Windows 95 DDK輕易。

　　2 PCI驅(qū)動軌范的特點(diǎn)

　　在設(shè)計(jì)驅(qū)動軌范之前，首先要對欲節(jié)制的硬件設(shè)備進(jìn)行詳盡地剖析，更需要具體體味硬件設(shè)備的特征。硬件設(shè)備的特征會對驅(qū)動軌范設(shè)計(jì)發(fā)生重年夜的影響。需要體味的最首要的硬件特征搜羅：

　　(1)設(shè)備的總線結(jié)構(gòu)

　　設(shè)備采用什么總線結(jié)構(gòu)很是關(guān)頭，因?yàn)榉制绲目偩€類型(如ISA和PCI)在良多硬件工作機(jī)制上是分歧的，所以驅(qū)動軌范設(shè)計(jì)也分歧。

　　(2)寄放器

　　要體味設(shè)置的節(jié)制寄放器、數(shù)據(jù)寄放器和狀況寄放器，以及這些寄放器工作的特征。

　　(3)設(shè)備錯誤和狀況

　　要體味若何判定設(shè)備的狀況和錯誤旌旗燈號，這些旌旗燈號要經(jīng)由過程驅(qū)動軌范返回給用戶。

　　(4)間斷行為

　　要體味設(shè)備發(fā)生間斷的前提和使用間斷的數(shù)目。

　　(5)數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制

　　最常見的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制是經(jīng)由過程I/O端口(port)，也就是經(jīng)由過程CPU的IN/OUT指令進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫。PC的另一種主要的傳輸機(jī)制是DMA，但PCI規(guī)范不搜羅隸屬DMA的聲名。

　　(6)設(shè)備內(nèi)存

　　良多設(shè)備自身帶有內(nèi)存，PCI設(shè)備年夜多是采用映射的體例映射到PC系統(tǒng)的物理內(nèi)存。有的設(shè)備還要經(jīng)由過程驅(qū)動軌范設(shè)置設(shè)備的接口寄放器。

　　有關(guān)驅(qū)動軌范的加載和響應(yīng)用戶請求的內(nèi)容，在DDK文檔中有劃定，所以設(shè)計(jì)設(shè)備驅(qū)動軌范首要的面臨問題是若何進(jìn)行硬件操作，這是按照設(shè)備的分歧而分歧的。而硬件驅(qū)動軌范的功能雖然千差萬別，但根基功能就是完成設(shè)備的初始化、對端口的讀寫操作、間斷的設(shè)置、響應(yīng)和挪用以及對內(nèi)存的直接讀寫。如前面所說，Windows 9x和Windows NT的操作系統(tǒng)模子分歧，但驅(qū)動軌范所要完成的工作卻是不異的，所以下面以Windows 9x為主進(jìn)行介紹，僅在需要的處所指出兩個操作系統(tǒng)的分歧。