基于PCI总线的实时测频卡WDM驱动程序设计

文章摘要：PCI总线是一种与CPU无关的32／64位地址数据复用总线，工作频率为33 MHz／66 MHz，它支持突发传输，具有即插即用、电源管理等功能。PCI总线以其优良性能和可适应性成为现代微机的主流总线。在开发PCI设备的过程中，需要为PCI设备写驱动程序。Windows驱动程序模型(WDM)是Microsoft公司力推的全新驱动程序模式，它支持PhP、电源管理和WMI等技术。在Windows操作平台上，WDM已成为主流的驱动模型。这里主要介绍根据工程背景开发的基于PCI总线的实时测频卡的WDM驱动程序设计。1实时测频卡硬件系统结构实时测频卡的主要功能是实时测定信号频率，实时识别信号调制方式。系统

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　　PCI总线是一种与CPU无关的32／64位地址数据复用总线，工作频率为33 MHz／66 MHz，它支持突发传输，具有即插即用、电源管理等功能。PCI总线以其优良性能和可适应性成为现代微机的主流总线。在开发PCI设备的过程中，需要为PCI设备写驱动程序。Windows驱动程序模型(WDM)是Microsoft公司力推的全新驱动程序模式，它支持PhP、电源管理和WMI等技术。在Windows操作平台上，WDM已成为主流的驱动模型。这里主要介绍根据工程背景开发的基于PCI总线的实时测频卡的WDM驱动程序设计。

　　1实时测频卡硬件系统结构

　　实时测频卡的主要功能是实时测定信号频率，实时识别信号调制方式。系统的电路框图如图1所示。外部待测信号通过SMA接口进入实时测频卡的ADC。ADC输出的数字信号在FPGA中缓存后进入DSP。在DSP内对信号进行粗估，然后通过EMIF接口把转化为频率和相位控制字的粗估结果发给DDC。DDC做出调整后，通过FPGA把移频和降采样后的信号输入给DSP。 DSP依据粗估结果和DDC的数据进行实时测频。测频完毕后，通过PCI总线向PC机发出中断信号。PC机响应中断，读取DSP内指定位置内存处的测频数据。为简化PCI接口电路设计，选用带有PCI接口电路的DSP芯片TMS320C6416。

　　2 TMS320C6416的PCI接口介绍

　　实时测频卡通过TMS320C6416的PCI接口和主机进行通信。该接口符合PCI 2.2规范，能提供33 MHz总线时钟，32 b数据宽度，可达到峰值132 MB／s的数据带宽。PCI接口包括配置寄存器、I／O寄存器和存储器映射寄存器。图2给出了部分PCI配置寄存器。配置寄存器的主要功能如下：

　　(1)设备的识别、控制和状态指示。将供应商ID域、设备ID域、版本域、配置头类型域、分类代码域这五个域用于识别设备。所有的PCI设备必须设置这些域，配置软件可利用它们来确定系统中可用的PCI总线设备。对于TMS320C6416芯片而言，供应商ID为104CH；设备ID为A106H；其他三个域随不同的应用会有所改变。命令寄存器为发出和响应PCI总线命令提供粗略的控制。状态寄存器用于记录PCI总线有关操作的状态信息。

　　(2)中断引脚寄存器的功能。01H～04H值对应于PCI中断请求引脚INTA#～INTD#。

　　(3)基地址寄存器的功能。其功能是为PCI设备指定存储空间。PCI存储空间分为独立寻址的Memory空间和I／O空间两类。Memory空间适用于设备功能寄存器较多或数据流量较大的场合，I／O空间适用于设备功能寄存器较少或数据流量较小的场合。PCI接口拥有3个基地址寄存器BAR用于保存指向PCI存储空间的指针。图2为部分PCI配置寄存器。

　　①Base 0基地址寄存器(BAR0)。确定一个4 MB可预取的PC机内存地址空间。将DSP存储空间中不同的4 MB空间都映射到PC机内存相同的4 MB空间中。由DSP页寄存器(DSPP)设置该区域在。DSP存储空间中的映射位置；用BAR0访问DSP内部的RAM和外挂的通过EMIFA和EMIFB访问的存储器空间。访问时每次最多只能读取DSP存储空间的4 MB内容，并且需要定义DSPP寄存器，以指定访问空间的起始地址。访问支持数据突发传输模式。这种映射方式只适用于DSP处于从模式。

　　②Base 1基地址寄存器(BAR1)：确定一个8 MB不可预取的访问区间。对DSP芯片而言，其访问地址固定在0180000H～0200000H的范围内。用BARl来访问DSP内部所有的操作命令控制寄存器。

　　③Base 2基地址寄存器(BAR2)：定义一个16 B的PC机I／O空间，用于访问PCI的I／O寄存器。BAR2加偏移00H，访问主机状态寄存器HSR；BAR2加偏移04H，访问主机对DSP控制寄存器HDCR；BAR2加偏移08H，访问DSP页寄存器DSPP。

　　3 WDM概述

　　WDM(Windows Driver Model)是一种遵循即插即用协议的内核模式驱动程序，它是微软的全新驱动程序模式，旨在通过提供一种灵活的方式来简化驱动程序的开发，在实现对新硬件支持的基础上，减少并降低必须开发的驱动程序数量和复杂性。在WDM中，采用图3所示的分层驱动程序体系结构。

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