一種PCI板卡Xpc驅動程序的設計與實現

1、一種 PCI 板卡 Xpc 驅動程序的設計與實現摘 要為滿足某浮空器半實物物理仿真實驗的需求，編寫 Xpc 系統(tǒng)環(huán)境下的 PCI 板卡驅動，以便仿真系統(tǒng)可以通過PCI 板卡順利的收發(fā)數據。關鍵詞 半實物物理仿真中圖分類號： TP393.08xPC PCI 驅動程序文獻標識碼： A 文章編號： 1009-914X（2016）01-0293-01引言xPC 是基于 RTW（Real-Time Workshop）的實時仿真和開發(fā)平臺，可以將x86 等計算機或 PC 兼容機轉換為實時操作系統(tǒng)，其采用“雙機”模式實現產品原型開發(fā)和系統(tǒng)的測試。宿主機運行simulink 完成仿真系統(tǒng)模型開發(fā)，通過網線將模

2、型加載到目標機上；目標機啟動時加載實時內核，該實時內核保證仿真系統(tǒng)高效的運行 1 ，如圖 1 所示。一 .xPC 驅動模型xPC 目標機支持 ISA 總線和 PCI 總線的 I/O 設備，飛艇仿真模塊采用 PCI 總線的 ARINC429 通訊卡。xPC驅動程序文件即為由 C 語言編寫函數組成的S-functions 文件，主要由初始化模塊、執(zhí)行模塊和結束模塊組成，如圖2 所示。初始化模塊包括由mdlInitializeSizes 函數，mdlInitializeSampleTimes 函數和 mdlStart 函數組成， mdlInitializeSizes 函數和 mdlInitializ

3、eSampleTimes 函數主要負責輸入輸出參數初始化、狀態(tài)量初始化和系統(tǒng)采樣時間的初始化， mdlStart 函數負責 I/O 設備初始化；執(zhí)行部分根據仿真模型，完成相應的任務，執(zhí)行部分功能集中在 mdlOutputs 函數，該函數在負責 PCI 設備的讀寫操作； 結束模塊功能函數為 mdlTerminate，在運行結束后，負責釋放相關資源，使 I/O 設備安全退出。二.xPC 驅動程序關鍵技術1.PCI 設備卡基地址xPC Target啟動時， PCI 總線驅動被加載， BIOS 掃描掛接在 PCI 總線上的 I/O 設備，并為 PCI 設備分配合理的 I/O 空間地址、物理地址和中斷號

4、等資源，無需用戶在驅動程序中為 PCI 設備申請相關的資源，驅動程序通過廠商標識（ Vendor_ID）和設備標識（ Device_ID）來獲取 PCI 設備的配置空間信息， 代碼如下：rl32eGetPCIInfo（Vendor_ID，Device_ID，&pciinfo ）；pciinfo 是一個結構體變量，結構如下：unsigned long BaseAddress6； unsigned short AddressSpaceIndicator6；unsigned short InterruptLine；BIOS 為每個 PCI 設備提供了 6 個基址，其中有部分基址是無效的，通過

5、 rl32eShowPCIInfo 函數確定有效基址。 PCI 設備映射分為 I/O 映射和內存映射，驅動程序可以通過 pciinfo 中的 AddressSpaceIndicator 屬性值來確定 PCI 映射類型。若 PCI 設備為內存映射，AddressSpaceIndicator屬性值 0；若 PCI 設備為 I/O 映射 AddressSpaceIndicator屬性值 1。ARINC 429 通訊卡為內存映射， pciinfo 結構中的基址 BaseAddress必需通過函數 rl32eGetDevicePtr 轉化成虛擬地址， 然后用 C 語言的指針訪問相應的虛擬地址，代碼如下：

6、 bar2Base = （char *）rl32eGetDevicePtr（char*）（ pciinfo.BaseAddress2），4096，RT_PG_USERREADWRITE ）； * （bar2Base）= 0x12；2.編譯器優(yōu)化處理編譯器往往會優(yōu)化內存，將內存變量緩存到寄存器。當驅動程序進行寫操作， volatile 關鍵詞提醒編譯器它后面所定義的變量隨時都有可能改變，因此編譯后的程序每次需要存儲或讀取這個變量的時候，都會直接從變量地址中讀取數據。如果沒有 volatile 關鍵字，則編譯器可能優(yōu)化讀取和存儲，可能暫時使用寄存器中的值，如果這個變量有別的程序更新了的話，將出現不

7、一致的現象，該驅動將寄存器地址值都用 volatile 關鍵詞進行修飾， 以此避免寄存器內值不能及時更新的問題。typedef structvolatile uint32_T * txFifo_0 ； /pci429 發(fā)送通道fifovolatile uint16_T * bps_sel； /dei1016 波特率控制 volatile uint8_T * recEn ； /8 路接收使能Regs_429；3.驅動程序的初始化設備驅動初始化主要包括發(fā)送端初始化和接收端初始化兩部分，發(fā)送端初始化主要由發(fā)送 FIFO 端口初始化和命令狀態(tài)寄存器初始化兩部分組成，接收端初始化主要由接收 FIFO 端口初始化、命令狀態(tài)寄存器初始化和中斷方式寄存器初始化三部分組成，如圖3 所示。總結驅動程序通過接觸編譯器優(yōu)化，保證驅動程序在讀寫數據的一致性，確保