PCI驅動程序開發(fā)實例

　　引 言

　　PCI總線廣泛使用在計算機中，一方面是因為該總線的數(shù)據(jù)吞吐量大，另一方面是因為該總線與具體的處理器無關。PCI硬件設備資源的分配不是硬件設計所決定的，而是由Windows操作系統(tǒng)根據(jù)PC機中所有硬件設備對資源的占有統(tǒng)一分配的。這就要求設計設備驅動程序以跨越操作系統(tǒng)的邊界，對物理硬件進行操作。

　　1 DSP芯片中集成的PCI接口特點

　　1.1 PCI接口的內部結構

　　DM642片內集成一個主/從模式的PCI接口，它相當于專用的PCI接口芯片，這樣可以不必深究PCI總線規(guī)范，將工作重點放在系統(tǒng)功能的實現(xiàn)上。DSP可以通過這個接口實現(xiàn)與PCI主機的互連。

　　從圖1可以看出，PCI接口的內部結構包括7個部分：

　　(1)PCI總線接口模塊(PCI Bus Interface Unit，PBIN)：該模塊對主/從模式下的總線交易都不會插入等待周期，可以實現(xiàn)最大的總線傳輸帶寬。

　　(2)E2PROM控制器模塊：控制器與外部的4線串行E2PROM相連。PCI接口復位時，控制器讀取E2PROM中的數(shù)據(jù)，配置PCI接口。DSP可以通過映射寄存器訪問E2PROM。

　　(3)DSP從模式寫模塊：包括一個多路復用器和一個PBIN到DSP的FIFO。它完成的功能是：外部PCI設備通過PCI接口寫數(shù)據(jù)到DSP從設備。外部主設備往DSP的Base0空間執(zhí)行寫操作時，PCI地址與DSPP寄存器中的固定偏移值結合，形成DSP目的地址，在傳輸過程中目的地址自動遞增。

　　(4)DSP從模式讀模塊：包括一個多路復用器和一個DSP到PBIN的FIFO。它完成的功能是：外部PCI設備通過PCI接口能夠從DSP從設備讀取數(shù)據(jù)。在外部主設備從DSP的Base0空間執(zhí)行讀操作時，PCI地址與DSPP寄存器中的固定偏移值結合，形成DSP源地址，在傳輸過程中此地址自動遞增。

　　(5)DSP主模式模塊：包括讀/寫兩個子模塊，DSP是該模塊的主控方。DSP主模式讀這個子模塊，完成DSP主設備通過PCI接口從外部PCI從設備中讀取數(shù)據(jù)。DSP主模式寫這個子模塊完成DSP主設備通過PCI接口寫數(shù)據(jù)到外部PCI從設備。

　　(6)PCI I/O接口模塊：它包括PCI的I/O寄存器，HSR，HDCR，DSPP。只能由PCI主機通過基址1寄存器或基址2寄存器的空間映射進行訪問。

　　(7)DSP寄存器接口模塊：包含DSP的映射寄存器，用于控制主模式接口，產生PCI中斷以及電源管理。

　　其他幾個模塊都與PCI總線接口模塊相連，而PCI總線接口模塊對外通過PCI總線與外部設備相連，這樣。DSP就可以通過主/從模式的讀或寫來完成與外部-設備之間的數(shù)據(jù)傳輸。

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　　1.2 PCI接口中的寄存器

　　PCI接口中包括3類寄存器：

　　(1)PCI配置寄存器：只能被外部PCI主機(Host)訪問。

　　這些寄存器提供了PCI接口的配置信息，只能由外部主機訪問，可以從外部E2PROM自動加載，或者直接設置為默認值。

　　(2)PCI I/O寄存器：只能被外部PCI主機(Host)訪問。

　　PCI I/O寄存器只能由PCI主機通過基址l寄存器(Basel Address Register)或基址2寄存器(Base2Address Register)的空間映射進行訪問。

　　(3)映射在DSP外設空間的PCI寄存器，用于DSP控制PCI接口可以由外部PCI主機訪問，也可以由DSP訪問。

　　2 驅動程序設計

　　設備驅動程序提供連接到計算機硬件的軟件接口。它是操作系統(tǒng)的信任部分，由I/O管理器(I/O Manag-er)管理和調動。

　　用戶應用程序以一種規(guī)范的方式訪問硬件，而不必考慮如何控制硬件。驅動程序總是使設備看起來像一個文件，可以打開設備的一個句柄，然后應用程序可以在設備句柄最后關閉之前向驅動程序發(fā)出讀寫請求。

　　I/O管理器每收到一個來自用戶應用程序的請求就創(chuàng)建一個I/O請求包(IRP)的數(shù)據(jù)結構，并將其作為參數(shù)傳遞給驅動程序。

　　2.1 設備驅動程序的組成部分

　　可以把一個完整的驅動程序看作是一個容器，它包含許多例程。當操作系統(tǒng)遇到一個I/O請求包(I/ORequest Packet，IRP)時，它就調用這個容器中的例程來執(zhí)行該IRP的各種操作。驅動程序包含以下幾個基本例程：

　　(1)DriverEntry例程：它是驅動程序的初始化入口點，必須叫作DriverEntry。它負責驅動程序的初始化，用來初始化驅動程序范圍內的數(shù)據(jù)結構和資源。它主要有以下三個功能：設置Adddevice，Unload和其他例程的入口指針;可以從注冊表中獲取一些需要的信息以初始化驅動程序;初始化其他的在驅動程序范圍內的數(shù)據(jù)結構和資源。所有的驅動程序都必須包含它。當裝載驅動程序時，PnP管理器為每個驅動程序調用一次 DriverEntry例程。

　　(2)AddDevice例程：在驅動程序初始化以后，PnP管理器調用驅動程序的Add Device例程來初始化由該驅動程序所控制的設備。在Add Device例程中，驅動程序創(chuàng)建一個設備對象作為目標設備，并將設備對象附著到設備堆棧中。

　　(3)PnP例程：PCI設備都是即插即用設備，PCI設備的驅動程序必須具備PnP例程。PnP管理器使用PnP例程來管理驅動程序啟動、停止和刪除設備。

　　(4)分發(fā)例程(Dispatch)：用于管理驅動程序與應用程序之間的通信，從而實現(xiàn)應用程序控制PCI設備的目的。

　　嚴格地說，驅動程序中只有“初始化”模塊Drivet-Entry例程是一定不能少的。在實際工作中，所有驅動程序都有分發(fā)例程處理用戶I/O請求。