基于DSP的PCI驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)

0 引 言
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總是通過總線(Bus)實(shí)現(xiàn)相互間信息或數(shù)據(jù)交換的。這些定向的信息流和數(shù)據(jù)流在總線中流動(dòng)，就形成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種操作，它能實(shí)現(xiàn)各種不同部件和設(shè)備之間的互連。
PCI總線廣泛使用在計(jì)算機(jī)中，一方面是因?yàn)樵摽偩€的數(shù)據(jù)吞吐量大，另一方面是因?yàn)樵摽偩€與具體的處理器無關(guān)。PCI總線的設(shè)計(jì)也使各種PCI外設(shè)卡可以直接插入PCI總線插槽中，而不需要考慮各種額外的特殊邏輯，在設(shè)計(jì)和使用PCI設(shè)備時(shí)，需要訪問和控制硬件設(shè)備，如存儲(chǔ)器讀寫、I／O端口訪問、中斷響應(yīng)等。
與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(Industry Standard Architecture，ISA)設(shè)備不同的是：PCI硬件設(shè)備資源的分配不是硬件設(shè)計(jì)所決定的，而是由Windows操作系統(tǒng)根據(jù)PC機(jī)中所有硬件設(shè)備對(duì)資源的占有統(tǒng)一分配的。為了保證系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可移植性，對(duì)應(yīng)用程序訪問硬件資源加以限制。這就要求設(shè)計(jì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序以跨越操作系統(tǒng)的邊界，對(duì)物理硬件進(jìn)行操作。

1 DSP芯片中集成的PCI接口特點(diǎn)
1．1 PCI接口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
DM642片內(nèi)集成一個(gè)主／從模式的PCI接口，它相當(dāng)于專用的PCI接口芯片，這樣可以不必深究PCI總線規(guī)范，將工作重點(diǎn)放在系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)上。DSP可以通過這個(gè)接口實(shí)現(xiàn)與PCI主機(jī)的互連。
從圖1可以看出，PCI接口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括7個(gè)部分：
(1)PCI總線接口模塊(PCI Bus Interface Unit，PBIN)：該模塊對(duì)主／從模式下的總線交易都不會(huì)插入等待周期，可以實(shí)現(xiàn)最大的總線傳輸帶寬。
(2)E2PROM控制器模塊：控制器與外部的4線串行E2PROM相連。PCI接口復(fù)位時(shí)，控制器讀取E2PROM中的數(shù)據(jù)，配置PCI接口。DSP可以通過映射寄存器訪問E2PROM。
(3)DSP從模式寫模塊：包括一個(gè)多路復(fù)用器和一個(gè)PBIN到DSP的FIFO。它完成的功能是：外部PCI設(shè)備通過PCI接口寫數(shù)據(jù)到DSP從設(shè)備。外部主設(shè)備往DSP的Base0空間執(zhí)行寫操作時(shí)，PCI地址與DSPP寄存器中的固定偏移值結(jié)合，形成DSP目的地址，在傳輸過程中目的地址自動(dòng)遞增。
(4)DSP從模式讀模塊：包括一個(gè)多路復(fù)用器和一個(gè)DSP到PBIN的FIFO。它完成的功能是：外部PCI設(shè)備通過PCI接口能夠從DSP從設(shè)備讀取數(shù)據(jù)。在外部主設(shè)備從DSP的Base0空間執(zhí)行讀操作時(shí)，PCI地址與DSPP寄存器中的固定偏移值結(jié)合，形成DSP源地址，在傳輸過程中此地址自動(dòng)遞增。
(5)DSP主模式模塊：包括讀／寫兩個(gè)子模塊，DSP是該模塊的主控方。DSP主模式讀這個(gè)子模塊，完成DSP主設(shè)備通過PCI接口從外部PCI從設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)。DSP主模式寫這個(gè)子模塊完成DSP主設(shè)備通過PCI接口寫數(shù)據(jù)到外部PCI從設(shè)備。
(6)PCI I／O接口模塊：它包括PCI的I／O寄存器，HSR，HDCR，DSPP。只能由PCI主機(jī)通過基址1寄存器或基址2寄存器的空間映射進(jìn)行訪問。
(7)DSP寄存器接口模塊：包含DSP的映射寄存器，用于控制主模式接口，產(chǎn)生PCI中斷以及電源管理。
其他幾個(gè)模塊都與PCI總線接口模塊相連，而PCI總線接口模塊對(duì)外通過PCI總線與外部設(shè)備相連，這樣。DSP就可以通過主／從模式的讀或?qū)憗硗瓿膳c外部-設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。
1．2 PCI接口中的寄存器
PCI接口中包括3類寄存器：
(1)PCI配置寄存器：只能被外部PCI主機(jī)(Host)訪問。
這些寄存器提供了PCI接口的配置信息，只能由外部主機(jī)訪問，可以從外部E2PROM自動(dòng)加載，或者直接設(shè)置為默認(rèn)值。
(2)PCI I／O寄存器：只能被外部PCI主機(jī)(Host)訪問。
PCI I／O寄存器只能由PCI主機(jī)通過基址l寄存器(Basel Address Register)或基址2寄存器(Base2Address Register)的空間映射進(jìn)行訪問。
(3)映射在DSP外設(shè)空間的PCI寄存器，用于DSP控制PCI接口可以由外部PCI主機(jī)訪問，也可以由DSP訪問。

2 驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序提供連接到計(jì)算機(jī)硬件的軟件接口。它是操作系統(tǒng)的信任部分，由I／O管理器(I／O Manag-er)管理和調(diào)動(dòng)。
用戶應(yīng)用程序以一種規(guī)范的方式訪問硬件，而不必考慮如何控制硬件。驅(qū)動(dòng)程序總是使設(shè)備看起來像一個(gè)文件，可以打開設(shè)備的一個(gè)句柄，然后應(yīng)用程序可以在設(shè)備句柄最后關(guān)閉之前向驅(qū)動(dòng)程序發(fā)出讀寫請(qǐng)求。
I／O管理器每收到一個(gè)來自用戶應(yīng)用程序的請(qǐng)求就創(chuàng)建一個(gè)I／O請(qǐng)求包(IRP)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并將其作為參數(shù)傳遞給驅(qū)動(dòng)程序。
2．1 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的組成部分
可以把一個(gè)完整的驅(qū)動(dòng)程序看作是一個(gè)容器，它包含許多例程。當(dāng)操作系統(tǒng)遇到一個(gè)I／O請(qǐng)求包(I／ORequest Packet，IRP)時(shí)，它就調(diào)用這個(gè)容器中的例程來執(zhí)行該IRP的各種操作。驅(qū)動(dòng)程序包含以下幾個(gè)基本例程：
(1)DriverEntry例程：它是驅(qū)動(dòng)程序的初始化入口點(diǎn)，必須叫作DriverEntry。它負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)程序的初始化，用來初始化驅(qū)動(dòng)程序范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和資源。它主要有以下三個(gè)功能：設(shè)置Adddevice，Unload和其他例程的入口指針；可以從注冊(cè)表中獲取一些需要的信息以初始化驅(qū)動(dòng)程序；初始化其他的在驅(qū)動(dòng)程序范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和資源。所有的驅(qū)動(dòng)程序都必須包含它。當(dāng)裝載驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，PnP管理器為每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序調(diào)用一次 DriverEntry例程。
(2)AddDevice例程：在驅(qū)動(dòng)程序初始化以后，PnP管理器調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序的Add Device例程來初始化由該驅(qū)動(dòng)程序所控制的設(shè)備。在Add Device例程中，驅(qū)動(dòng)程序創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備對(duì)象作為目標(biāo)設(shè)備，并將設(shè)備對(duì)象附著到設(shè)備堆棧中。
(3)PnP例程：PCI設(shè)備都是即插即用設(shè)備，PCI設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序必須具備PnP例程。PnP管理器使用PnP例程來管理驅(qū)動(dòng)程序啟動(dòng)、停止和刪除設(shè)備。
(4)分發(fā)例程(Dispatch)：用于管理驅(qū)動(dòng)程序與應(yīng)用程序之間的通信，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序控制PCI設(shè)備的目的。