【正文】 t)，代表了設(shè)備和總線之間的連接。在設(shè)備對(duì)象堆棧的中間的對(duì)象稱為功能設(shè)備對(duì)象FDO(Functional Device Object)，代表了設(shè)備的功能。在FDO的上面和下面還會(huì)有一些過濾器設(shè)備對(duì)象FIDO(Filter Device Object)。位于FDO上面的過濾器設(shè)備對(duì)象稱為上層過濾器，位于FDO下面(但仍在PDO之上)的過濾器設(shè)備對(duì)象稱為下層過濾器[13]。圖41 Windows程序分層結(jié)構(gòu)模型驅(qū)動(dòng)程序的主要功能主要是完成設(shè)備初始化和讀寫定義，驅(qū)動(dòng)程序在初始化過程中利用器件識(shí)別號(hào)（DID）、廠商識(shí)別號(hào)（VID）和檢索號(hào)（Index）搜索PCI器件，通過調(diào)用PCI BIOS確認(rèn)其存在，然后利用總線號(hào)、器件號(hào)和功能號(hào)尋址該設(shè)備PCI配置空間（Configuration Space），獲得該硬件的參數(shù)。使用DriverWizard完成驅(qū)動(dòng)程序框架，生成兩個(gè)類，一個(gè)是設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序類，另一個(gè)是設(shè)備應(yīng)用對(duì)象類。驅(qū)動(dòng)程序類只要完成WDM的DriverEntry和AddDevice例程。設(shè)備對(duì)象類針對(duì)與硬件對(duì)應(yīng)的功能設(shè)備對(duì)象（FDO）類，主要完成硬件交互例程。驅(qū)動(dòng)程序入口程序向操作系統(tǒng)提供一個(gè)名稱為DriverEntry()的函數(shù)，在啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)程序的時(shí)候，操作系統(tǒng)將調(diào)用這個(gè)入口。在這個(gè)入口函數(shù)中，必須做必要的初始化設(shè)置，并設(shè)置必要的回調(diào)函數(shù)。對(duì)功能驅(qū)動(dòng)程序，一般調(diào)用AddDevice函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備對(duì)象并把它連接到以PDO為底的設(shè)備堆棧中。Windows系統(tǒng)需要INF文件來得到硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的安裝信息。INF文件包含了驅(qū)動(dòng)程序的名稱，驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)該復(fù)制到的目錄以及在驅(qū)動(dòng)程序安裝時(shí)必須生成和修改的注冊(cè)表入口。DriverWizard在所建工程中生成設(shè)備信息文件框架，通過添加對(duì)應(yīng)信息得到所需的設(shè)備信息文件。 設(shè)備的操作 配置空間的訪問模塊PCI 設(shè)備是可以再定位的，設(shè)備的地址空間不是硬件固定的,PCI 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序及其它配置軟件應(yīng)當(dāng)用該設(shè)備配置空間中的映射信息來決定將設(shè)備映射到何處,這個(gè)可以在例程 OnStartDivce 中實(shí)現(xiàn)。PCI配置空間是一容量為256字節(jié)并具有特定結(jié)構(gòu)的地址空間，其中前64字節(jié)包含PCI接口的信息。任何因設(shè)備而異的信息必須安置在64~255的地址空間。DriverWorks的KPeiConfiguration類封裝了訪問PCI設(shè)備配置空間的所有操作。首先初始化這個(gè)類的實(shí)例：KpeiConfiguration PeiConfig(())；初始化完后就可以利用成員函數(shù)ReadBaseAddres/WriteBaseAddress讀寫基地址寄存器，ReadCommandRegister／WriteCommandRegister讀寫命令寄存器，ReadInterrupt／WriteInterrupt讀寫中斷寄存器。 實(shí)現(xiàn)中斷控制中斷處理是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常用的方法，一旦中斷出現(xiàn)，要求系統(tǒng)盡快響應(yīng)。在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中,各個(gè)設(shè)備可能連到一條中斷線上,這就要求 PCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序能夠支持共享的中斷。在 DivceStudio中使用 Kinterrupt 類實(shí)現(xiàn)中斷處理,調(diào)用成員函數(shù)對(duì)中斷初始化,控制一個(gè)中斷服務(wù)程序和另一個(gè)之間的連接和斷開。對(duì)于 DriveWizard 生成的框架,它在 OnStartDevice(KIrpI)中對(duì)一個(gè)中斷對(duì)象調(diào)用 InitializeAndConnect(),完成初始化和連接。驅(qū)動(dòng)程序能執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)例程ISR。為了實(shí)現(xiàn) PCI 中斷的共享,中斷服務(wù)程序必須迅速作出是否為自己板卡來的中斷的判定, 如果是則返回 TURE,否則返回 FALSE。對(duì)于需要大量操作的工作,中斷服務(wù)程序會(huì)調(diào)用一個(gè)低于 DIRLQ 級(jí)別的延遲調(diào)用函數(shù),在DISPATCH LEVEL上完成處理。由于ISR總是運(yùn)行在DIRQL上，因此在硬件中斷服務(wù)中，常使用DPC，即延遲過程調(diào)用，當(dāng)處理器處于DISPATCH—LEVEL層上時(shí)，立即執(zhí)行相應(yīng)的DPC對(duì)象。按以下步驟，可以實(shí)現(xiàn)PCI中斷控制：1)產(chǎn)生中斷類KInterrupt的一個(gè)實(shí)例，即產(chǎn)生中斷對(duì)象。通常使用在設(shè)備類中嵌人中斷類的方法產(chǎn)生中斷對(duì)象。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)相應(yīng)設(shè)備對(duì)象產(chǎn)生時(shí)，中斷對(duì)象就產(chǎn)生，當(dāng)然這時(shí)候中斷對(duì)象沒有初始化，當(dāng)設(shè)備對(duì)象在卸載過程中被銷毀時(shí)，中斷對(duì)象也自動(dòng)被銷毀。2)中斷服務(wù)例程ISR可以是標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)或者是自定義的派生類成員函數(shù)，如類KDeviee派生類的成員函數(shù)。ISR采用標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)比自定義類的成員函數(shù)有潛在的優(yōu)點(diǎn)。下面的函數(shù)可以聲明一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)類型的ISR例程：BOOLEAN Isr(PKINTERRUPT InterrupL,PVOID ServieeContext)；如果使用派生類成員函數(shù)實(shí)現(xiàn)ISR，必須使用宏MEM—BER—ISR在類中聲明這個(gè)函數(shù)。3)確定中斷對(duì)象參數(shù)，如中斷優(yōu)先級(jí)、中斷矢量、模式、共享屬性、總線等。通常這些參數(shù)確定在設(shè)備類構(gòu)造體中實(shí)現(xiàn)。在PCI驅(qū)動(dòng)程序中，通常從注冊(cè)表中獲取參數(shù)，然后進(jìn)行資源請(qǐng)求。4）煅用成員函數(shù)Disconnect斷開鉤鏈。 DMA傳輸編程在PCI總線上進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸，通常采用DMA技術(shù)。在DMA方式下，數(shù)據(jù)能夠達(dá)到PCI總線規(guī)范的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，所以在PCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)過程中，實(shí)現(xiàn)DMA的工作方式成為驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)的重點(diǎn)。DMA傳輸通過以下幾步實(shí)現(xiàn)：1）創(chuàng)建DMA傳輸控制對(duì)象在SerialReadO例程中為目前的IRP創(chuàng)造一個(gè)DMA傳輸控制對(duì)象。SerialRead0用來實(shí)現(xiàn)串行化讀操作，當(dāng)從隊(duì)列中取出IRP請(qǐng)求時(shí)，如果是讀操作請(qǐng)求，則調(diào)用該例程，從而保證多個(gè)讀操作請(qǐng)求不被同時(shí)執(zhí)行。void DMADeviee：：SerialRead(Klrp I){m_CurrentTransfer=new(NonPagedP001)KDmaTransfer(this，＆m_Dma)；if(m_CurrentTransfer==NULL)……}2)初始化該DMA傳輸控制對(duì)象Initiate例程所做的工作就是創(chuàng)建適配器資源(適配器對(duì)象、映射寄存器)，初始化傳輸記錄，并調(diào)用用戶定義的回調(diào)函數(shù)啟動(dòng)第一次分割傳輸。If（!NT_SUCCESS(status)){delete m_CurrentTransfer；//如果初始化失敗，釋放DMA傳輸控制對(duì)象}3)定義回調(diào)函數(shù)OnDmaReady0OnDmaReady0是用戶定義的回調(diào)函數(shù)。首先判斷分割傳輸是否全部結(jié)束，可以通過調(diào)用成員函數(shù)BytesRemainin90實(shí)現(xiàn)，如果是，則調(diào)用成員函數(shù)Terminate0結(jié)束DMA傳輸，反之進(jìn)行分割傳輸。每次的分割傳輸都要獲取適配器資源，記錄已經(jīng)傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，更新下次傳輸?shù)挠脩艟彌_區(qū)的虛擬地址和長度，回調(diào)函數(shù)的最后應(yīng)啟動(dòng)總線設(shè)備上的直接存貯器存取通道(Direct Memory Access Channel，DMAC)J差行DMA傳輸。當(dāng)完成本次DMA的分割傳輸時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生中斷，此時(shí)簡單地復(fù)位輸入控制移位寄存器(Input Control Shift Register,ICSR)清中斷，在延遲過程調(diào)用(Deferred Procedure Call，DPC)中啟動(dòng)下一次分割傳輸，簡單地調(diào)用用戶定義的回調(diào)函數(shù)即可。第五章 數(shù)據(jù)采集卡功能編程與測(cè)試 數(shù)據(jù)采集卡的動(dòng)態(tài)連接庫LabVIEW本身是一個(gè)功能比較完整的軟件開發(fā)環(huán)境，Labview是為替代常規(guī)的BASIC或C語言設(shè)計(jì)的。Labview是編程語言而不僅僅是一個(gè)軟件開發(fā)環(huán)境。與VC或VB編程相比，Labview將繁瑣復(fù)雜的語言編程簡化成為以菜單提示方式選擇功能，并且用線條將各種功能連接起來，提供了更簡明、直觀易用的編程方式[14]。作為編寫應(yīng)用程序的語言，除了編程方式不同外，Labview具備語言所有的特性，因此又稱為G語言。由于測(cè)試界面程序不能直接訪問硬件I/O 端口, 因此需要在程序中調(diào)用數(shù)據(jù)采集卡動(dòng)態(tài)鏈接庫(DLL)中的相關(guān)函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集了。DLL是一個(gè)包含了若干函數(shù)的文件, 是Windows實(shí)現(xiàn)代碼和數(shù)據(jù)共享的基本工具。DLL不僅可以提高編程效率和多任務(wù)環(huán)境下的程序執(zhí)行效率,而且還可以在Windows應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)代碼和資源共享[15]。該DLL文件可為所有在 Windows 環(huán)境運(yùn)行的編程環(huán)境(如LabVIEW ,Visual Basic和 Visual C++等)所使用.為了將數(shù)據(jù)采集卡的操作簡單化, 動(dòng)態(tài)鏈接庫中所有函數(shù)的參數(shù)均通過一個(gè)結(jié)構(gòu)體 (ZT_PCIBOARD)來傳遞, 結(jié)構(gòu)體如下：struct ZT_PCIBOARD{　　long lIndex。/*PCI卡索引值，該值在安裝時(shí)被系統(tǒng)自動(dòng)分配*/　　HANDLE hHandle。/* PCI卡的操作句柄（只有涉及中斷時(shí)才用）*/　　short nChBase。/*通道號(hào)；默認(rèn)為0，表示通道號(hào)從0開始；設(shè)為1，表示通道號(hào)從1開始；不能設(shè)為0或1以外的數(shù)*/　　long lData。/*輸入輸出數(shù)據(jù)變量，一般用于傳遞單個(gè)數(shù)據(jù)*/　　long* plData。/*輸入輸出數(shù)據(jù)指針，用于傳遞成批數(shù)據(jù)*/　　long lCode。/*設(shè)備控制字*/}。打開和關(guān)閉設(shè)備的必備底層函數(shù)說明如下：打開設(shè)備函數(shù)：long APIENTRY OpenDevicePlx(ZT_PCIBOARD* bs)入口有效參數(shù)：lIndex PCI卡索引值出口返回參數(shù)：hHandle PCI卡的操作句柄（只有涉及中斷時(shí)，返回才有意義）調(diào)用此函數(shù)時(shí)，不改變 errorLevel 的值函數(shù)返回值： 0 表示打開設(shè)備成功，1表示打開設(shè)備失敗關(guān)閉設(shè)備函數(shù)：long APIENTRY CloseDevicePlx(ZT_PCIBOARD* bs)入口有效參數(shù)：lIndex PCI卡索引值出口返回參數(shù)：無，調(diào)用此函數(shù)時(shí)，不改變 errorLevel 的值函數(shù)返回值： 0 表示關(guān)閉設(shè)備成功，1表示關(guān)閉設(shè)備失敗 數(shù)據(jù)采集卡功能測(cè)試 數(shù)據(jù)采集卡的安裝將PCI數(shù)據(jù)采集卡插入計(jì)算機(jī)主板的PCI插口，開機(jī)啟動(dòng)后系統(tǒng)將提示發(fā)現(xiàn)新硬件安裝驅(qū)動(dòng)程序，指定路徑到驅(qū)動(dòng)程序INF文件所在位置安裝好驅(qū)動(dòng)后，在設(shè)備管理器中可以查看到PCI數(shù)據(jù)采集卡已安裝好。數(shù)據(jù)采集卡的資源配置為：內(nèi)存配置ED003000～ED00307F，輸入/輸出范圍為9800～987F和9C00～9CFF，中斷請(qǐng)求個(gè)數(shù)為19個(gè)。 PCI數(shù)據(jù)采集卡安裝好后將37芯D型插頭插到PCI數(shù)據(jù)采集卡的37芯D型插頭上，以方便信號(hào)發(fā)生器或示波器的探頭與數(shù)據(jù)采集卡相連。插頭上每個(gè)引腳分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)定義如表51所示。ADX表示模擬量輸入的第X通道，括號(hào)外的為單端定義，括號(hào)內(nèi)的是雙端定義；AGND指模擬地，單端使用時(shí)為信號(hào)地；DAX表示計(jì)數(shù)器輸出的第X個(gè)通道。為防止引入現(xiàn)場(chǎng)干擾，不應(yīng)該使AD輸入信號(hào)引腳懸空，可以將不使用的信號(hào)引腳與模擬地短路。表51 插頭引腳與信號(hào)定義插座引腳號(hào)信號(hào)定義插座引腳號(hào)信號(hào)定義1AD0（AD0+）20AD16（AD0）2AD1（AD1+）21AD17（AD1）3AD2（AD2+）22AD18（AD2）4AD3（AD3+）23AD19（AD3）5AD4（AD4+）24AD20（AD4）6AD5（AD5+）25AD21（AD5）7AD6（AD6+）26AD22（AD6）8AD7（AD7+）27AD23（AD7）9AD8（AD8+）28AD24（AD8）10AD9（AD9+）29AD25（AD9）11AD10（AD10+）30AD26（AD10）12AD11（AD11+）31AD27（AD11）13AD12（AD12+）32AD28（AD12）14AD13（AD13+）33AD29（AD13）15AD14（AD14+）34AD30（AD14）16AD15（AD15+）35AD31（AD15）17AGND36DA018DA137DA219DA3 模擬信號(hào)數(shù)據(jù)采集和輸出測(cè)試本實(shí)驗(yàn)通過LabVIEW圖形化編程實(shí)現(xiàn)虛擬示波器，可以直觀的查看采集到的數(shù)據(jù)。使用LabVIEW編寫的虛擬示波器程序可以將數(shù)據(jù)采集卡中的數(shù)據(jù)即時(shí)描繪成波形，并且可以LabVIEW編程更改數(shù)據(jù)采集卡工作方式參數(shù)。圖51 AD定時(shí)方式采集參數(shù)設(shè)定數(shù)據(jù)采集測(cè)試的參數(shù)設(shè)定程序框圖如圖51所示，程序中可以對(duì)單端/雙端信號(hào)，固定單通道/多通道循環(huán)采集等模式進(jìn)行定。入口參數(shù)包括ulChMode：通道方式、ulChNo：通道號(hào)或多通道循環(huán)輸出中止通道號(hào)、ulRange：AD采集量程、ulGainInx：增益倍數(shù)、ulStartMode：AD啟動(dòng)方式和ulFreqDiv：采樣頻率。測(cè)試中設(shè)定程序固定單通道采集，使用20號(hào)通道采集數(shù)據(jù)，將信號(hào)發(fā)生器的的輸出探頭與對(duì)應(yīng)引腳相連。AD量程分別設(shè)置成0～10000mV和5000mV～+5000mV兩種量程分別測(cè)試。使用定時(shí)方式AD采集，增益倍數(shù)為0，采樣頻率250KHz。打開信號(hào)發(fā)生器電源，分別生成不同的信號(hào)波形發(fā)送到數(shù)據(jù)采集卡，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，運(yùn)行LabVIEW程序得到數(shù)據(jù)采集結(jié)果。圖52 AD定時(shí)方式采集程序框圖AD定時(shí)方式采集程序框圖如圖52所示，調(diào)用DLL文件中的模擬量采集函數(shù)：long APIENTRY ZT8336AI (ZT_PCIBOARD* bs)對(duì)某一通道模擬量數(shù)據(jù)采集。入口有效參數(shù)中PCI卡索引值lIndex，默認(rèn)板卡號(hào)為1，通道號(hào)nCh和設(shè)備控制碼的值由LabVIEW中輸入的參數(shù)確定。出口返回參數(shù)lData為該通道模擬量的數(shù)值，錯(cuò)誤返回碼errorLevel返回0時(shí)表示無錯(cuò)誤，函數(shù)返回值為0表示采集成功，