PXI/PCI总线设备驱动程序设计与应用
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更新于2024-08-10
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"驱动程序的基本框架-iec61850建模工具的设计与实现;华中科技大学硕士学位论文:PXI/PCI总线设备驱动程序设计及应用"
在计算机硬件领域,驱动程序扮演着至关重要的角色,它是操作系统与硬件设备之间的桥梁,使得操作系统能够有效地管理和控制硬件设备。本摘要涉及的知识点主要围绕驱动程序的基本框架和PXI/PCI总线设备驱动程序的设计与应用。
驱动程序的基本框架通常遵循特定的操作系统模型,如Windows Driver Model (WDM)。在WDM模型中,驱动程序被设计成一个容器,包含了处理Input/Output Request Packets (IRP) 的所有必要例程。这些例程负责响应来自操作系统的请求,如读取、写入、配置设备等。图2-8展示了WDM驱动程序的主要组件,包括处理不同IRP消息的函数,这些函数构成了驱动程序的核心功能。
PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)总线是专为工业数据采集和自动化应用设计的模块化仪器平台,它是Compact PCI规范的扩展。PXI基于PCI总线,但针对工业环境进行了优化,具有33MHz的时钟频率和32位宽度,理论上可达到132MB/s的传输速度,适用于图像数据采集和工业控制等应用场景。PCI总线采用时分复用技术,减少了接口的需求面积,并且有成熟的桥接芯片和总线接口逻辑IPCore,简化了在嵌入式系统中应用PXI/PCI总线的过程。
在Windows 2000/XP平台上,开发PXI/PCI总线设备驱动程序需要遵循微软的WDM驱动模型。这涉及到对PCI设备配置空间、端口、内存、DMA和中断等资源的获取和管理。驱动程序提供接口,使应用程序能够访问和控制设备,实现数据的慢速、少量(单周期访问)或快速、大量(DMA访问)传输。
具体应用实例中,驱动程序被应用于两个项目。一是基于PXI总线的实时图像采集与硬件调试系统,这里使用PCI9054作为桥接芯片,连接DSP芯片和PXI总线,通过驱动程序实现数据的单周期读写和DMA传输。上层的应用软件利用微软的MFC库,实现了DSP程序加载、图像采集、算法选择、参数修改和联合调试等功能。
另一个项目是基于PXI/PCI总线的MIC通讯模块开发,通过FPGA直接连接总线,接口逻辑采用IPCore形式,配置为32位从模式,根据硬件需求调整IPCore的资源参数。驱动程序在这个模块中同样起到关键作用,确保了对底层硬件的有效控制和数据传输。
总结来说,驱动程序设计的关键在于理解和遵循相应的驱动模型,有效管理硬件资源,并提供与应用程序交互的接口。在PXI/PCI总线环境下,驱动程序的优化和定制对于提升系统性能和实现复杂应用至关重要。
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臧竹振
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