基于CPCI總線的數(shù)據(jù)采集卡及其驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

1、基于CPCI總線的數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡及其驅(qū)動(dòng)程序方案摘要介紹了一種基于pi總線的下速數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡硬件及其d驅(qū)動(dòng)程序方案要收，詳細(xì)闡年夜黑策畫(huà)機(jī)經(jīng)由過(guò)程驅(qū)動(dòng)程序與數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡硬件舉止下速數(shù)據(jù)交換的要收，操做driverrks完成了開(kāi)意下速數(shù)據(jù)傳輸要供的d驅(qū)動(dòng)程序方案，真現(xiàn)了數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡與主機(jī)內(nèi)存之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膁a要收。閉鍵詞數(shù)據(jù)網(wǎng)羅；d；pi；driverrks；da1引止pi總線機(jī)械特征上有ve總線的穩(wěn)固特征，正在數(shù)據(jù)傳輸圓里采與與pi劃一的傳輸要收。下速數(shù)據(jù)網(wǎng)羅系統(tǒng)中，總線數(shù)據(jù)傳輸本領(lǐng)要供強(qiáng)，數(shù)據(jù)網(wǎng)羅系統(tǒng)采與pi總線，極年夜前進(jìn)了數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡的數(shù)據(jù)傳輸本領(lǐng)。為了充分闡揚(yáng)pi總線數(shù)據(jù)傳輸快、下牢靠的下風(fēng)，要挨

2、面好基于pi總線的數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡與策畫(huà)機(jī)主機(jī)之間的通信標(biāo)題問(wèn)題。inds2000操做系統(tǒng)對(duì)pi總線供給良好的支撐，該操做系統(tǒng)下，驅(qū)動(dòng)程序的編寫基于一種新的驅(qū)動(dòng)模型d(indsdriverdel)，d為inds98/2000/xp操做系統(tǒng)的裝備驅(qū)動(dòng)程序的方案供給了統(tǒng)一的框架。本文介紹的基于pi總線的下速數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡用于某數(shù)字化儀digitizer中，借助用driverrks開(kāi)拓的d裝備驅(qū)動(dòng)程序，用戶使用程序戰(zhàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡之間互相通信，真現(xiàn)主機(jī)命令的坐即傳支戰(zhàn)板卡網(wǎng)羅數(shù)據(jù)的下速傳輸。2硬件系統(tǒng)方案針對(duì)沒(méi)有同的使用要供，pi接心卡方案采與的方案方案，一是操做pi公用接心芯片與fpga相結(jié)開(kāi)的方案，公用接心芯

3、片完成從pi總線到本天用戶總線的轉(zhuǎn)接；fpga靈敏的轉(zhuǎn)換邏輯時(shí)序，以逆應(yīng)沒(méi)有同的中設(shè)時(shí)序要供；兩是采與可編程邏輯器件真現(xiàn)通用pi總線接心，很多消費(fèi)可編程邏輯器件的廠商皆供給經(jīng)過(guò)寬酷測(cè)試的pi接心成效模塊，由用戶舉止簡(jiǎn)樸的組開(kāi)方案便可?？紤]到開(kāi)拓周期，本pi數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡采與前一種方案要收，用pi公用接心芯片真現(xiàn)。系統(tǒng)硬件組成如圖1所示。本數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡pi接心芯片選用plx公司的pi9054，pi9054供給兩個(gè)自力的可編程da操做器，有兩個(gè)da通講，每一個(gè)通講均支撐blk(塊傳輸)戰(zhàn)satter/gather(散/散傳輸)的da方法，pi總線端支撐32位/33hz；本天端可編程真現(xiàn)8、16、32位數(shù)

4、據(jù)寬度，傳輸速度最下可抵達(dá)132字節(jié)/秒。本天總線端時(shí)鐘最下可達(dá)50hz，支撐復(fù)用j形式戰(zhàn)非復(fù)用的32位所在/數(shù)據(jù)形式。pi9054工作方法有：間接主形式，間接從形式戰(zhàn)da形式。間接主形式由本天處理器訪謁pi總線上的i/接心戰(zhàn)策畫(huà)機(jī)內(nèi)存資本，本天處理器倡導(dǎo)數(shù)據(jù)的傳輸。間接從形式指pi總線做為主控裝備倡導(dǎo)對(duì)本天總線資本的訪謁，包含對(duì)本天處理器的操做戰(zhàn)對(duì)本天內(nèi)存的訪謁。da形式支撐pi總線與本天總線之間的突收傳輸。pi9054真現(xiàn)了pi總線到局部端總線的轉(zhuǎn)接，用該芯片做方案時(shí)，沒(méi)必要對(duì)pi標(biāo)準(zhǔn)做片里深化年夜黑，便當(dāng)用戶正在方案時(shí)專注于詳細(xì)成效的真現(xiàn)。本方案中pi9054設(shè)置為非復(fù)用的32位所在/數(shù)

5、據(jù)，即形式，采與間接從形式戰(zhàn)da方法分別傳輸主機(jī)命令戰(zhàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡網(wǎng)羅到的數(shù)據(jù)；可編程邏輯器件fpga里邊設(shè)置一個(gè)fif做為緩沖器，當(dāng)主機(jī)背數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡收支命令時(shí)，fif做為命令數(shù)據(jù)的緩沖器，命令數(shù)據(jù)收支終了，惹起dsp的一此截至，dsp從fif里讀出命令數(shù)據(jù)，對(duì)命令分析，完成真踐的硬件操做；當(dāng)主機(jī)稀讀與數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡網(wǎng)羅到的數(shù)據(jù)時(shí)，dsp對(duì)sra中數(shù)據(jù)做預(yù)處理，上傳到fpga里邊設(shè)置的fif中，那時(shí)fif做為數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡上傳數(shù)據(jù)的緩沖器，當(dāng)fif數(shù)據(jù)謙時(shí)，惹起pi截至，照顧上層使用程序讀與數(shù)據(jù)。eepr中存放裝備號(hào)，廠商號(hào)和本天總線的基所在空間，i/空間，截至操做疑號(hào)等疑息，初初化時(shí)，系統(tǒng)將eepr設(shè)

6、置參數(shù)拆進(jìn)pi設(shè)置存放器，并根據(jù)本天總線對(duì)內(nèi)存，i/端心戰(zhàn)截至的需供統(tǒng)一分別，自動(dòng)分撥系統(tǒng)資本。3數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡d驅(qū)動(dòng)程序方案3.1d模型(indsdriverdel)簡(jiǎn)述d模型(indsdriverdel)是微硬公司為inds98戰(zhàn)inds2000的驅(qū)動(dòng)程序方案的一種架構(gòu)，正在d驅(qū)動(dòng)程序模型中，每一個(gè)硬件裝備最少有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)程序。其中一個(gè)為成效驅(qū)動(dòng)程序，它理解硬件工作的局部細(xì)節(jié)，負(fù)責(zé)初初化i/操做，處理i/操做完成時(shí)所帶去的截至事變，為用戶供給與裝備相恰當(dāng)?shù)牟僮龇椒?；另外一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序?yàn)榭偩€驅(qū)動(dòng)程序，它負(fù)責(zé)挨面硬件與策畫(huà)機(jī)的毗鄰，總線驅(qū)動(dòng)程序由操做系統(tǒng)供給。ind2000系統(tǒng)規(guī)劃圖如圖2所示，使用程

7、序挪用inds子系統(tǒng)in32api，那個(gè)挪用由系統(tǒng)處事接心做用到i/挨面器，i/挨面器舉止需要的參數(shù)婚配戰(zhàn)操做安好性檢查，然后由那個(gè)懇供規(guī)劃出契開(kāi)的irp(i/requestpakage)。irp是ddk定義的一個(gè)數(shù)據(jù)規(guī)劃，具有豐富的成員，對(duì)于單層驅(qū)動(dòng)程序，間接擔(dān)任并真止那個(gè)懇供包，完成對(duì)硬件的操做，從而完成i/懇供工作，并將真止的結(jié)果經(jīng)由過(guò)程i/挨面器返回使用程序；對(duì)于多層驅(qū)動(dòng)那么將驅(qū)動(dòng)程序分紅幾層，每層驅(qū)動(dòng)再把i/懇供分別成更簡(jiǎn)樸的懇供，以傳給更基層的驅(qū)動(dòng)真止。圖2inds2000系統(tǒng)規(guī)劃3.2驅(qū)動(dòng)程序方案真現(xiàn)該數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡驅(qū)動(dòng)程序完成以下成效：使用程序操做數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡工作方法，背數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡工

8、作方法緩沖器收支工作方法操做字；使用程序查詢數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡工作形態(tài)，從數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡工作狀緩沖器讀與工作形態(tài)字；為了使使用程序能實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡上網(wǎng)羅到的數(shù)據(jù)，sra與主機(jī)內(nèi)存之間要真現(xiàn)da方法的數(shù)據(jù)傳輸。采與v+ddk+driverrks舉止驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)拓，driverrks為驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)拓供給指導(dǎo)，可以便當(dāng)?shù)膭?chuàng)坐一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序框架。上里分別分析操做命令戰(zhàn)da方法傳輸數(shù)據(jù)的真現(xiàn)要收。1)主機(jī)收支數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡操做命令真現(xiàn)driverrks操做keryrange戰(zhàn)kirange真現(xiàn)內(nèi)存戰(zhàn)i/映照空間的讀寫，經(jīng)由過(guò)程設(shè)置eepr，將pi9054的base2空間設(shè)定為一個(gè)內(nèi)存映照空間，局部端fpga上設(shè)置的fif

9、所在空間映照到該內(nèi)存空間，多么對(duì)fif的訪謁，便是訪謁base2空間。驅(qū)動(dòng)程序中，創(chuàng)坐東西keryrange_eryrangefrb2，并正在nstartdevie(kirpi)例程中對(duì)該東西初初化，使該東西與base2空間聯(lián)絡(luò)閉系，初初化當(dāng)前，驅(qū)動(dòng)程序其他例程便可以操做東西_eryrangefrb2，挪用keryrange類的成員函數(shù)ind、in、inb、utd、ut、utb完成對(duì)pi9054base2空間的單字、字、字節(jié)的輸進(jìn)輸出操做，也便是對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡fpga里邊f(xié)if單字、字、字節(jié)的輸進(jìn)輸出操做。對(duì)i端心的訪謁一樣，只是操做的是kirange類去完成。需要注意的是pi9054base0

10、、base1穩(wěn)固設(shè)置為內(nèi)存映照空間戰(zhàn)i/映照空間，用于pi9054內(nèi)部存放器的訪謁，base2、base3用戶自己根據(jù)eepr設(shè)置去設(shè)定為內(nèi)存映照空間年夜要i/0映照空間。正在驅(qū)動(dòng)程序方案過(guò)程中，經(jīng)常需要設(shè)置戰(zhàn)查詢pi9054內(nèi)部存放器，訪謁pi9054內(nèi)部存放器，要用到base0或base1空間，本方案中，對(duì)pi9054內(nèi)部存放器訪謁操做base1，即i映照空間，比方：pi9054da通講0傳輸字節(jié)數(shù)存放器偏偏移為0 x8，假設(shè)要設(shè)定da通講0一次傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，可以經(jīng)由過(guò)程初初化了的kirange東西_irange0的成員函數(shù)utd去真現(xiàn)。上里以主機(jī)由驅(qū)動(dòng)程序背數(shù)據(jù)網(wǎng)羅卡收支工作方法操做字為

11、例，分析keryrange成員函數(shù)訪謁硬件的要收，代碼中_eryrangefrb2為keryrange東西，用于base2空間的訪謁。ntstatusdzdevie:dzdriver_itl_rite_handler(kirpi)ntstatusstatus=status_suess;pulngpbuffer=(pulng)i.itlbuffer();/輸進(jìn)參數(shù)ulng_ffset=*pbuffer;/操做字存放器正在局部所在空間上的偏偏移ulng_data=*(pbuffer+2);/操做字_eryrangefrb2.ut(_ffset,_data);/背存放器寫操做字i.infratin(

12、)=sizef(ulng);/本次操做傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)returnstatus;驅(qū)動(dòng)程序操做字寫函數(shù)中，起尾獲得從使用程序傳遞的偏偏移所在戰(zhàn)操做字的指針，偏偏移所在戰(zhàn)操做字存儲(chǔ)正在irp的assiatedirp域中systebuffer指針指背的緩沖區(qū)，驅(qū)動(dòng)程序先獲得指背該緩沖區(qū)的指針，然后分別獲得偏偏移所在戰(zhàn)操做字，終了背該偏偏移所在寫操做字，程序真止后，即背硬件上的存放器寫進(jìn)了響應(yīng)的操做字。2)da方法讀與fpga上fif數(shù)據(jù)真現(xiàn)driverrks供給了3個(gè)類kdaadapter、kdatransfer、kndabuffer用于真現(xiàn)da操做，kdaadapter類用于創(chuàng)坐一個(gè)da適配器東西，分

13、析da通講特征戰(zhàn)供給串止化訪謁的處事；kdatransfer類用于啟動(dòng)，操做da的傳輸和da傳輸竣過(guò)后數(shù)據(jù)由公用緩沖區(qū)拷貝靠使用程序數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；kndabuffer類用于申請(qǐng)系統(tǒng)供給的公用緩沖區(qū)。driverrks中，真現(xiàn)da傳輸過(guò)程如圖3所示。起尾正在裝備啟動(dòng)例程(nstartdevie)中創(chuàng)坐一個(gè)kdaadapter類真例且正在適配器東西描摹表中準(zhǔn)確描摹適配器東西；創(chuàng)坐一個(gè)kndabufer類真例，挪用該類的成員函數(shù)initialize初初化公用緩沖區(qū)大小；創(chuàng)坐一個(gè)kdatransfer類真例，并初初化為操做公用緩沖區(qū)做為da數(shù)據(jù)區(qū)。然后編寫kdatransfer回調(diào)函數(shù)ndaready，

14、回調(diào)函數(shù)中,先挪用成員函數(shù)bytereaining(),斷定命據(jù)能可傳輸完成。假設(shè)完成，那么挪用函數(shù)terinate()完成相該當(dāng)irp；已完成，那么挪用gettransferdesripters()，獵與當(dāng)前傳輸數(shù)據(jù)的物理所在，傳輸字節(jié)數(shù)，然落后進(jìn)startda例程設(shè)置pi9054的da存放器，開(kāi)端真正數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)前段傳輸完成時(shí)，pi9054的da截至操做器收死一個(gè)da截至，進(jìn)進(jìn)截至處事例程isr，截至處事例程中，起尾斷定能可為da通講的截至，然后抑造本次截至，再拂拭本次截至，終了毗鄰到延時(shí)過(guò)程挪用(dp)。延時(shí)過(guò)程挪用(dp)中，挪用kdatransfer類的ntinue()成員函數(shù),擔(dān)當(dāng)

15、下一個(gè)段傳輸，曲到da數(shù)據(jù)傳輸完畢，完成該irp。3.3驅(qū)動(dòng)程序戰(zhàn)使用程序之間的通信驅(qū)動(dòng)程序戰(zhàn)使用程序之間的通信包含使用程序與驅(qū)動(dòng)程序通信戰(zhàn)驅(qū)動(dòng)程序與使用程序的通信。使用程序與驅(qū)動(dòng)程序通信過(guò)程為，使用程序先用reatefile函數(shù)翻開(kāi)裝備，然后用devieintrl戰(zhàn)驅(qū)動(dòng)程序通信，devieintrl操做沒(méi)有同的命令字去挪用驅(qū)動(dòng)程序中的函數(shù)，包含從驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)程序讀與數(shù)據(jù)戰(zhàn)寫數(shù)據(jù)給驅(qū)動(dòng)程序兩種情況。也可以用readfile從驅(qū)動(dòng)中讀與數(shù)據(jù)年夜要用ritefile寫數(shù)據(jù)給驅(qū)動(dòng)程序，當(dāng)使用程序退出時(shí)，用lsehandle啟鎖裝備。當(dāng)驅(qū)動(dòng)程序捕捉到特征事變收死時(shí)，該當(dāng)照顧使用程序，與使用程序通信，驅(qū)動(dòng)程序戰(zhàn)使用程序通信的要收主要有兩種，devieintrl同程序用戰(zhàn)in32事變照顧。devieintrl同程序用時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序先將此irp保存起去，然后挪用i.arkpending(),終了驅(qū)動(dòng)程序返回status_pending,當(dāng)一個(gè)事變收死時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序再完成那個(gè)irp；操做in32事變照顧戰(zhàn)使用程序通信時(shí)，使用程序起初創(chuàng)坐一個(gè)事變，間接將該事變句柄傳遞給驅(qū)動(dòng)程序，使用程序等待驅(qū)動(dòng)程序收支事變動(dòng)靜。4完畢語(yǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)羅是真