基于PCI總線模塊的多路串行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　同步串行通信對時鐘的同步要求非常嚴格，設計時應該注意收/發(fā)兩方必須使用同一時鐘來控制數(shù)據(jù)的傳輸。另外，PCI_T32內(nèi)存讀寫分為單周期模式和突發(fā)模式。突發(fā)模式即在給出首地址后主設備連續(xù)讀寫多個數(shù)據(jù)，這在FPGA中需要用戶端地址每周期自動增1的操作。

　　3 系統(tǒng)軟件開發(fā)

　　3.1 驅(qū)動程序

　　PCI設備的硬件資源由Windows操作系統(tǒng)根據(jù)PC機中所有設備對資源的占有來統(tǒng)一分配。為了保證系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定性，在Windows2000及其后的微軟操作系統(tǒng)中，運行在ring3層的用戶應用程序無法直接訪問硬件，而必須通過運行于ring0層的設備驅(qū)動程序來訪問。設備驅(qū)動不僅要實現(xiàn)對硬件的操作，還要為用戶應用程序提供專用的API函數(shù)庫，以方便用戶實現(xiàn)對硬件的操作訪問。

　　Windows XP操作系統(tǒng)下的驅(qū)動程序一般是基于WDM(Windows Driver Model)模型開發(fā)的。該模型中的上層應用程序通過調(diào)用Win32 API函數(shù)發(fā)出對設備的訪問請求，I/O管理器則根據(jù)這個請求構(gòu)造合適的IRP(I/O Request Packet，I/O請求包)，并將其傳給設備驅(qū)動程序，接著由驅(qū)動程序直接訪問硬件完成IRP處理，最后由I/O管理器把數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)返回給應用程序。

　　WDM驅(qū)動比較常用的有以下三種方法：

　　第一種是直接使用Windows DDK(Device

　　Driver Kit，驅(qū)動程序開發(fā)包)開發(fā)的驅(qū)動程序面向Windows內(nèi)核，該方法工作穩(wěn)定，效率更高。但必須精通Windows內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)及設備驅(qū)動程序的體系結(jié)構(gòu)等，因此開發(fā)難度較大。

　　第二種是使用DriverStudio。此工具軟件已經(jīng)做了很多基礎性工作，也進行了一些封裝。

　　第三種是使用WinDriver，使用該方法時，開發(fā)者只需要在用戶模式下編寫程序來調(diào)用它提供的通用驅(qū)動即可。其中Drvier Wizard可以進行硬件診斷和自動代碼生成。另外還可以將對速度要求較高的模塊插入內(nèi)核運行來獲取更好的性能。本系統(tǒng)即采用WinDriver開發(fā)方法。

　　3.2 WinDriver中的重要函數(shù)

　　利用WinDriver開發(fā)驅(qū)動程序通常有兩種方法：第一種是利用Driver Wizard生成的代碼進行修改;第二種是直接利用WinDriver提供的API函數(shù)來編寫自己的程序。本系統(tǒng)即采用這種方法，開發(fā)時首先要注意包含所有相關(guān)的頭文件。其基本驅(qū)動程序的結(jié)構(gòu)及API函數(shù)如下：

　　3.3 中斷實現(xiàn)

　　PCI總線的通信方式有查詢和中斷兩種方式。查詢方式實現(xiàn)簡單，但是難以適應實時性要求較高的場合，而且上位機軟件資源占用率過大