【正文】 ...................................................................................... ３０ 致 謝 .......................................................................................................................................３５ 參考文獻 ...................................................................................................................................３６ 四川大學本科畢業(yè)論文 基于 win98 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集開發(fā) １ 第一章 緒論 第一節(jié) 數(shù)據(jù)采 集的目的 只要是解決非電量轉(zhuǎn)換成電量的問題以及多路復用、數(shù)據(jù)的模擬形式和數(shù)字形式之間的轉(zhuǎn)換問題。 第二節(jié) 數(shù)據(jù)采集的作用 在放電加工過程中，工件不斷地被蝕除，工具也有一定的損耗，所以放電間歇將不斷增大。必須使工具電極及時進給補償，否則放電過程勢必由于間歇過大而停止。又當電極間歇過小，引起電弧放電或短路時，必須使工具電極迅速離開工件，隨即重新調(diào)節(jié)到所需的放電間歇，由于在正常加工范圍內(nèi)放電間歇及其許可的變動量小，因此人工操作或恒速的“機動進給”是很難滿足上述要求的。故必須依靠自動進給機構(gòu)和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)來實現(xiàn)。 對于自動進給機構(gòu)和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)來講，就是要在放電加工過程中，不但要使工具電極和工件隨著工件材料被不斷蝕除而相對進給，以形成一定形狀和尺寸的工件，而且還要不斷調(diào)節(jié)進給速度甚至停止進給或退回，以保持恰當?shù)姆烹婇g歇。因為瞬時蝕除量和放電間歇的物理狀態(tài)是變化無常的，而且，放電間歇很小，且位于工作液中而無法觀察而后直接測量，因此必須通過自動調(diào)節(jié)進給裝置來保持恰當?shù)姆烹婇g歇。 測量環(huán)節(jié)就像人的耳目一樣，可在加工過程中起到不斷了解電極間歇的大小及其變化的作用，人們可根據(jù)電極間歇大小的變化來調(diào)節(jié)加工過程。由于放電加工過程 的放電間歇很小，而且在不斷地變化，所以直接測量間歇值是很困難的。但放電間歇的大小和放電電壓（或電流之間）有一定的內(nèi)在聯(lián)系，我們可以測量這些電參數(shù)來間接測量間歇值的大小和變化。 (4) 具體的測量環(huán)節(jié)可被電極間歇的電壓、電流、或電壓及電流三種方式取得信號。它們在本質(zhì)上是一回事。例如，當放電間歇由零變大時，電壓信號也由零變大，而電流信號由大變零，兩者變化相位相反。所以說采集電壓或電流的值就可以間接的測量間歇值的大小。 第三節(jié) Windows 98 的特點 Win9x 操作系統(tǒng)以其豐富的圖形用戶界面，可以實現(xiàn)多任務而 得到了廣泛應用，在Win9x 上開發(fā)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)教 DOS 開發(fā)平臺可獲得更高的效率和更友好的界面。 四川大學本科畢業(yè)論文 基于 win98 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集開發(fā) ２ 第二章 操作系統(tǒng)內(nèi)核和 VXD 第一節(jié) Windows Ring0 級系統(tǒng)核心 VxD是 Virtual Device Driver的縮寫 ， 它是一種 32位保護模式驅(qū)動程序 ， 它管理著硬件設備或安裝的軟件等系統(tǒng)資源 ， 使得多個應用程序可以同時使用該資源。操作系統(tǒng)通過 VxD將物理設備虛擬化，截取應用程序?qū)τ布恼埱?，并向應用程序提供一個與硬件接口的虛擬環(huán)境。在這樣的多任務環(huán)境中，不同的應用程序可以共享相同的物理資源，從而實 現(xiàn)多進程并行運行． 386 以上的微處理器有 4 個優(yōu)先級： 0 級、 1 級、 2 級、 3 級．一般操作系統(tǒng)運行于 Ring0級上，而用戶程序運行在 Ring3 級上 (Ringl、 Ring2 未使用 )。 VxD 運行于 Ring0 級上，其在內(nèi)存中的位置也是處在操作系統(tǒng)保護的空間之內(nèi)的。 所有 VxD都在虛擬機管理器 VMM(Virtual Machine Manager)監(jiān)控下運行 ， 而 VMM實際上是一個特殊的 VxD。 VMM執(zhí)行與系統(tǒng)資源相關的工作，提供虛擬機環(huán)境 (能產(chǎn)生、調(diào)度、卸載虛擬機 )．負責調(diào)度多線程占先時間片及管理虛擬內(nèi)存等工作． vxD事實上就是實現(xiàn)虛擬機軟件的一部分．正是 VMM和 VxD構(gòu)成了 Windows的 Ring 0級系統(tǒng)核心。 VMM是通過 VxD的設備描述符塊 DDB(Device Descriptor Block)來識別不同設備的。DDB向 VMM提供了 VxD的主人口點，還向應用程序和其他 VxD提供人口點。 VMM利用這個人口點將 VM(虛擬機 )及 Windows自身的狀態(tài)通知給 VxD，然后 VxD通過相應的工作來響應這些事件。由于 VxD不僅僅服務于一個物理設備 (比如多個串口 )或與一個 VM發(fā)生聯(lián)系，所以 VxD需要產(chǎn)生自己支持的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (Supporting Data Structure)來保存每個設備的配置和狀態(tài)信息。 VxD用一個或多個設備上下文結(jié)構(gòu)來保存信息如 I/O端口基址，中間向量等VxD將自己的每個狀態(tài)信息保存在 VMM的 VM控制塊中。 (1) 第二節(jié) Vxd 簡介 從 Intel80386開始的系列微處理器提供了真正的 32位運算 ， 并提供了四個特權 (Privilege)級即保護級 ， 可在三種模式下工作 ： 實模式、保護模式和 V86模式。實模式是 MS—DOS的運行環(huán)境。 Windows98只利用了保護模式和 V86模式這兩種模式，保護模式給我們帶來很多優(yōu)越 性，如應用程序不再受 1M內(nèi)存的限制，理論上，在保護模式下， CPU可以進行 4096M內(nèi)存的尋址。 windows98僅使用了 Ring 0和 Ring 3兩個保護級。運行于 Ring 0的進程，可以擁有系統(tǒng)資源的所有訪問權和管理權，而運行于 Ring 3的進程只能訪問自己的程序空間，不允許對系統(tǒng)資源進行直接訪問，很多操作受限，用戶級應用程序均運行于 Ring 3，不能四川大學本科畢業(yè)論文 基于 win98 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集開發(fā) ３ 對硬件和核心級的程序作直接的訪問，從而保護了操作系統(tǒng)。有了權限級別，操作系統(tǒng)就有機會在中斷和 I／ 0操作上產(chǎn)生 “虛擬 ”效果。由于操作系統(tǒng)的權限為 0級，它就可以 捕獲權限不為。級的應用程序的中斷和 I／ O請求，然后建立緩沖隊列，再一一進行串行處理。因此，那些需要直接對硬件訪問的硬件驅(qū)動程序就必須在核心級執(zhí)行。微軟把所有核心級的程序一概叫作 VxD， VxD＝ Virtua “something” Device,這里的 x代表 Somethig。如 VKD代表Virtual Keyboard Device(鍵盤驅(qū)動 )， VPICD代表 Virtual Programmable Interrupt Device(可編程中斷控制器驅(qū)動 )。為了使開發(fā)的應用程序也能直接處理硬件，就需要編寫專 門的 VxD。由于 VxD是作為操作系統(tǒng)的組件運行于 Ring0，因而可以利用它來捕獲特定的硬件操作，完成我們需要的特殊任務。本文僅就 Windows 9x中的 VxD技術進行深入分橋，并探討了如何將 vxD技術應用到我們自行開發(fā)的系統(tǒng)中。 第三節(jié) Vxd 特征淺析 VxD即虛擬設備驅(qū)動程序是 32位保護方式的驅(qū)動程序，用作 Windows 9x系統(tǒng)和物理設備之間的接口，負責管理系統(tǒng)的某項資源，如硬件設備或已安裝的軟件。 VxD不僅適用于硬件設備，也適用于按 vxD規(guī)范所編制的各種軟件 “設備 ”。為便于多個應用程序可同時使用該資 源， vxD的實質(zhì)就是運行在 Ring 0上的 32位動態(tài)庫，通過加載具有 Ring 0最高優(yōu)先級的 VxD，使運行于 Ring 3上的應用程序能夠以一定的接口控制 VxD的動作，從而達到控制系統(tǒng)的目的。所以開發(fā)者要使應用軟件在 Ring 0上運行，獲得對系統(tǒng)資源的全部訪問權，可通過自行編制的 VxD作為訪問代理達到目的。 VxD 的結(jié)構(gòu)包含下面 5 個段的一些組合 : (1)VxD_CODE段：保護模式代碼段 (必須 )。該段包含 VxD系統(tǒng)控制過程、回調(diào)過程、服務和 VxD的 API接口函數(shù)。該段用宏 VxD_CODE_SEG和 VxD_CODE_ENDS定義開始和結(jié)束，也可命名為 _LTEXT。 (2)VxD_DATA段：保護模式數(shù)據(jù)段 (必須 )。該段包括設備描述 DDB(Device Descriptor Block)、服務表和部分 VxD所用的全局數(shù)據(jù)。該段用宏 VxD_DATA_SEG和 VxD_DATA_ ENDS定義開始和結(jié)束，也可命名為 _LDATA。 (3)VxD_ICODE段：保護模式下的初始化代碼段 (可選 )。該段一般包括只在 VxD初始化過程中使用的過程和服務， VMM在初始化結(jié)束后即 Init—CompIete消息發(fā)生后丟棄此段。該段用宏 VxD_CODE_SEG和 VxD_ICODE_ENDS定義開始和結(jié)束，也可命名為 _ITEXT。 (4)VxD_IDATA段：保護模式初始化數(shù)據(jù)段 [可選 ]。該段一般包括初始化過程和服務使用的數(shù)據(jù)， VMM在 Init—ComPIete消息發(fā)生后丟棄此段。該段用宏 VxD_IDATA_SEG和VxD_IDATA_ENDS定義開始和結(jié)束，也可命名為 _IDATA。 (5)VxD_REAL_INIT段：實模式初始化段 (可選 )。該段包含實模式初始化過程和數(shù)據(jù)，VMM在加載 VxD其它部分之前調(diào)用此過程，過程返回后丟棄此段，該段用宏四川大學本科畢業(yè)論文 基于 win98 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集開發(fā) ４ Vxd_REAL_INITSEG和 VXD_REA L_INIT_ENDS定義開始和結(jié)束，也可命名為 _RTEXT。 除實模式初始化段以外，所有代碼和數(shù)據(jù)段均為 32位平坦內(nèi)存模式的保護模式段，這就是說定義在保護模式段中的過程和數(shù)據(jù)均為 32位的偏移量。當 VMM裝載 VxD時，按照VxD在內(nèi)存中的實際位置修正所有的偏移量。因此，在保護模式段中使用普通 OFFSET指令處應該使用 OFFSET32宏， OFFSET32宏定義的偏移量為連接器確定了正確的偏移量修正信息。 VxD不能改變 CS、 DS、 ES和 SS段寄存器 VxD能夠 使用 FS和 GS段寄存器。 (1) 第四節(jié) Vxd 的基本工作原理和調(diào)用機制 1 VMM 及其提供的擴展服務 VMM(VircuaI Machine Manager)即虛擬機器管理程序，是在系統(tǒng)級核心運行的 32位保護模式操作系統(tǒng)，是操作系統(tǒng)的核心。 VMM負責為計算機中運行的所有應用程序和系統(tǒng)進程分配所需資源，主要功能是創(chuàng)建、運行、監(jiān)控和終止虛擬機。如它提供低級內(nèi)在管理和調(diào)度服務；同時還有對虛擬設備驅(qū)動程序的服務。 VxD是用來擴展 Windwos操作系統(tǒng)功能的一類程序。由于 VxD運行在系統(tǒng)的 Ring 0級上，擁有與操 作系統(tǒng)同等的級別，所以我們可利用它來支持硬件設備的管理。虛擬可編程中斷控制器 (VPCD)是負責管理所有硬件中斷事件的程序，它本身也是一種 VxD，能提供缺省的中斷處理函數(shù)或者允許其它 VxD重裁中斷處理函數(shù)。 VMM是存在于 VxD。還有許多其它 VxD，如即插即用于系統(tǒng)和文件系統(tǒng)驅(qū)動程序．這種 VxD聯(lián)合體形成了 Windows的基本操作系統(tǒng)。 在系統(tǒng)初始化過程中，一旦安裝了 VMM，它就會永久駐留。 Windows在基本操作系統(tǒng)中包括 700多個服務，其中接近一半服務是由 VMM提供的。正常情況下 ， VMM服務的使用范圍包括設備驅(qū)動程序、調(diào)試程序以及系統(tǒng)級的基本操作系統(tǒng)擴展程序，而且 VMM服務的范圍覆蓋了最低級的操作系統(tǒng)需要，它主要包括： 事件服務：它允許 VxD用信號通知某個特定線程的事件。 I／ O俘獲服務：它為 VxD提供一種方式，使 VxD與 VMM協(xié)同管理處理器的 I／ O端口。借助這些 VMM服務， VxD能控制對 I／ O端口的訪問。 中斷和回調(diào)服務：它把 VxD與單個 W的軟件和硬件中斷狀態(tài)連接起來。例如， vxD能獲得和修改設置在特定 VM中的當前中斷向量。 配置管理程序服務：它把 VxD與 Windows即插即用于 系統(tǒng)連接起來。 還有如調(diào)度程序服務、嵌套執(zhí)行和保護模式執(zhí)行的服務及登錄表服務等等。 每個 VxD都定義一個服務表，用于識別該 VxD內(nèi)部函數(shù)的入口點，這些函數(shù)向別的 VxD或應用程序提供服務， VxD的處理對象是 VMM發(fā)來的控制信息，所以 VMM是 VxD或應用程序調(diào)用 VxD時發(fā)揮重要作用的核心組件。 Windows 9x系統(tǒng)下有眾多的 VxD，每個 VxD可四川大學本科畢業(yè)論文 基于 win98 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集開發(fā) ５ 提供 4種服務，即 PM(保護模式 )API、 V86(虛擬 86)API、 WIn32服務和 VxD服務，前 3種分別供應用程