PCI/PXI总线设备驱动程序设计与应用研究

"本文主要探讨了 PXI/PCI 总线设备驱动程序的设计与应用，特别是在华中科技大学的硕士研究生詹金勇的研究中，该驱动程序被应用于实时图像采集与硬件调试系统以及 MIC 通讯模块开发。" 在当前的 IT 研究领域，设备驱动程序扮演着至关重要的角色，它们是操作系统与硬件之间的桥梁，允许软件应用高效地与硬件设备交互。在本文中，作者聚焦于 PCI 总线，这是一种广泛应用于个人电脑的高性能系统局部总线。PCI 总线具有33MHz的时钟频率和32位宽度，理论上能够达到132MB/s的数据传输速度，适用于图像数据采集和工业控制等应用场景。 随着技术的发展，PXI（PCI Extension for Instrumentation）总线应运而生，它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，扩展了 CompactPCI 规范。尽管 PXI 在机械和电气方面有所不同，但其核心信号定义与 PCI 总线基本一致。在 Windows 2000/XP 操作系统环境下，遵循微软的 WDM（Windows Driver Model）驱动模型，可以设计和实现 PXI/PCI 总线设备驱动程序。这种驱动程序能够访问并管理 PCI 设备的配置空间、端口、存储器、DMA（直接存储器访问）和中断等资源，提供给应用程序接口，从而实现高效的数据传输。 在具体应用中，詹金勇的研究涵盖了两个项目。首先，他开发了一个基于 PXI 总线的实时图像采集与硬件调试系统。在这个系统中，使用 PCI9054 作为桥接芯片，连接 DSP（数字信号处理器）芯片和 PXI 总线。驱动程序允许应用程序直接访问硬件，实现单周期读写访问和 DMA 传输，上位机软件基于微软的 MFC（Microsoft Foundation Classes），提供了 DSP 程序加载、图像采集、算法选择等功能。 其次，他还参与了基于 PXI/PCI 总线的 MIC 通讯模块开发。在这个模块中，FPGA（现场可编程门阵列）直接与 PXI/PCI 总线相连，接口逻辑采用 IPCore 形式，配置为32位从模式，根据硬件资源需求灵活设置 IPCore 参数。相应的驱动程序确保了与底层硬件的有效通信。 总结来说，这篇硕士论文深入研究了 PXI/PCI 总线驱动程序的设计与实现，展示了其在实时图像处理和通信模块中的实际应用，强调了驱动程序在连接操作系统与硬件设备中的关键作用，并且证明了 WDM 驱动模型在 Windows 操作系统下的适用性和效率。这一研究对于理解现代计算机系统中驱动程序开发的重要性，以及如何优化硬件资源的利用提供了宝贵的实践案例。