基于PXI总线的高速数字传输模块设计及正交解调的实现（三）
5.3 PXI数字传输模块软件面板的设计和测试结果
本课题上层应用程序是通过VC++工具进行开发的。之所以选择VC++是因为驱动程序也是在该软件平台上编写与实现的，这样便于应用程序与底层驱动的调用与衔接。应用程序访问设备驱动程序，一般由两种方法，一种是在应用程序中直接编程访问驱动程序，第二种方法是先利用 VC 等语言编写与驱动程序的接口，将函数封装成动态链接库供其它应用程序调用。这两种方法各有利弊，前一种方法比较灵活，应用程序几乎可实现对硬件的全面操作，但这种办法需应用程序开发工具支持与驱动程序的接口，并且开发者要全面了解驱动程序和硬件结构。后一种方法灵活性差，但动态连接库写好后上层应用程序可以用几乎任何一种高级语言写。并且由于应用程序和驱动程序之间隔了一层动态连接库，因此用户可以不用太关心驱动程序的情况和硬件结构。本课题选用直接接口设计。
直接接口与通过动态连接库实现接口，除了在接口上有区别之外，在打开设备，读写设备等方面两者是一样的。下面介绍一下接口和界面的实现步骤[40]。
（1）定义应用程序与设备驱动程序接口所需的唯一标识号GUID。
（2）编写接口函数。
（3）得到与对应GUID相关的信息。
（4）获取接口数据。
（5）获取符号连接名长度。
（6）获取符号连接名。
（7）创建文件，由于任何设备在Windows中都被认为是一个文件，所以从创建完文件开始，对该设备的操作将都使用文件读写函数完成。
（8）应用程序通过写文件函数，向设备驱动程序发送读写请求。
根据上述步骤设计的软面板如图5-5所示。通过软面板可以实现各种模式下的数据读写功能。
最后对设计出来的板卡进行了硬件测试，在应用程序中编写如下简单程序：
void CPDC4000DemoDlg::OnBlockDmaPciToLocalDemo（）//DMA模式输出数据
{
unsigned char pData[0x100];//待输出的数组
for （int i = 0; i < 0x100; i ++）
{
pData[i] = i + 0x0；
}
m_iStatus = STATUS_BLOCK_WRITE;
BlockDmaPciToLocal（pData, 0x100）;
}
通过逻辑分析仪测量板卡的输出波形，得到输出低8位结果见图5-6。在源程序中写入的数据为pData数组，它的取值是从0开始依次加1，因此从最低位开始往上一位走，依次为2分频。而从输出波形可以看出，输出完全符合写入的数据，数据输出的速率为16 MHz。
图5-5 PXI卡软件面板
图5-6 低8位输出结果
5.4 本章小结
本章详细的介绍了PCI/PXI设备驱动程序特点，以及DDK开发驱动程序的主要技术内容。本课题用DDK成功的开发出了基于PCI9054的设备驱动，并成功安装到硬件上且板卡能正常工作。
本设计中最突出的优点是采用DDK设计驱动程序，而没有采用DS（Driver Studio）和Windriver ，因为DDK是基于汇编语言的编程方式的，其优点是可以开发核心态的真正意义上的驱动程序，开发出来的驱动程序效率是最高的。
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[40] VXI Plug & play System Alliance. Soft Front Panel Specification. Texas: VXI Plug & play System Alliance, 1996: 12~39
附录1 攻读学位期间发表的论文
[1] 陈国斌, 汤清华, 汤丁诚. 基于PXI总线高速数字I/O卡设计. 电子技术应用, 2008, 33(1): 59~61
附录2 FPGA控制程序
`define COUNTERSIZE 129
`define COUNTERSIZE_INT 10
module Statemachine （
…）//由于篇幅限制，端口定义省略
always @ （GCLK0）
if（LHOLD）
LHOLDA<=LHOLD;
else
LHOLDA<=1'b0;
always@（posedge GCLK0 or negedge LRSTo_）
begin
if（LRSTo_==1'b0）
begin
LRS_I_<=1'b0;
LRS_O_ <=1'b0;
end
else
begin
LRS_I_<=1'b1;
LRS_O_ <=1'b1;
end
end
//output logic
always @ （posedge GCLK0）
begin
casex （State）
1'b0:
begin
if （!LADS_）
begin
LREADY_ <= 1'b0;
if （LWR_==1'b0）
begin
LREN_I_ <=1'b0;
WEN_O_ <=1'b1;
begin
LREADY_ <=1'b0;
if （LWR_== 0）
begin
LREN_I_ <=1'b0;
WEN_O_ <=1'b1;
end
else
begin
LREN_I_ <=1'b1;
WEN_O_ <=1'b0;
end
State <= 1'b1;
end
else //Cycle Last
begin
LREADY_ <=1'b1;
LREN_I_ <=1'b1;
WEN_O_ <=1'b1;
State <=1'b0;
end
end
default:
State <=1'b0;
endcase
end
assign LOE_O_ =（LRSTo_）?1'b0:1'b1;
assign LOE_I_ =（LRSTo_）?1'b0:1'b1;
//assign LLINT_=1'b1;
always@（posedge GCLK0 or negedge LRSTo_）//or negedge LGCLK
begin
if（LRSTo_==1'b0）
begin
counter<=6'b0;
WCLK_reg <=1'b0;
end
else
if（counter==`COUNTERSIZE）
begin
WCLK_reg<=!WCLK_reg;
counter<=6'b0;
end
else
counter<=counter+6'b000001;
end
assign WCLK_O=（`COUNTERSIZE==129）?GCLK0:WCLK_reg;
always@（posedge GCLK0）begin
LHF_I_buf1<=LHF_I_;
LHF_I_buf2<=LHF_I_buf1;
end
always@（posedge GCLK0 or negedge LRSTo_）
begin
if（LRSTo_==1'b0）
begin
counter_int<=8'b0;
LLINT_<=1'b1;
sub_state<=3'b000;
end
else
begin
case（sub_state）
3'b000:
begin
LLINT_<=1'b1;
if（!LHF_I_buf1&&LHF_I_buf2）
sub_state<=3'b001;
else
sub_state<=3'b000;
end
3'b001:
begin
counter_int<=counter_int+8'b00000001;
LLINT_<=1'b0;
if（counter_int==`COUNTERSIZE_INT）
sub_state<=3'b000;
else
sub_state<=3'b001;
end
default sub_state<=3'b000;
endcase
end
end
if（!LRSTo_）
count<=0;
else if（count_flag）
count<=count+1;
else count<=0;
always@（posedge GCLK0 or negedge LRSTo_）
if（!LRSTo_）
LRE_ENA_<=1'b1;
else if（count>15）
LRE_ENA_<=1'b0;
else
LRE_ENA_<=1'b1;
endmodule
附录3 PXI部分驱动程序代码
PXI驱动部分代码
/************************************************************************
* Function : DispatchRead
* Description: Handle IRP_MJ_READ, which is not implemented by this driver ReadFile
************************************************************************/
NTSTATUS DispatchRead（IN PDEVICE_OBJECT fdo,
IN PIRP pIrp）
{ //DispatchRead
KdPrint（（DBG_NAME "Read Device Start./n"））;
ULONG ReturnedValue;
NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
//将从硬件采集到的数据送给应用程序, 如果不能很快处理，将IRP进行串行化，交给StartIo处理。
IoMarkIrpPending（pIrp）;
IoStartPacket（fdo, pIrp, NULL, CancelIrp）;
KdPrint（（DBG_NAME "Read Device End./n"））;
return STATUS_PENDING;
} //DispatchRead
/************************************************************************
* Function : DispatchWrite
* Description: Handle the IRP_MJ_WRITE, which is not implemented by this driver
WriteFile
************************************************************************/
NTSTATUS DispatchWrite（IN PDEVICE_OBJECT fdo,
IN PIRP pIrp）
{ //DispatchWrite
KdPrint（（DBG_NAME "Write File Start./n"））;
//将应用程序的数据送到硬件, 将IRP串行化，交给StartIo处理
IoMarkIrpPending（pIrp）;
IoStartPacket（fdo, pIrp, NULL, CancelIrp）;
KdPrint（（DBG_NAME "Write File End./n"））;
return STATUS_PENDING;
}
/************************************************************************
* Function : DispatchIoControl
* Description: Processes the IOCTL IRPs sent to this device.
************************************************************************/
{ case IOCTL_PDC4000_REGISTER_EVENT://注册Event变量
status= bReferenceObjectByHandle（*（PHANDLE）pIrp->AssociatedIrp.SystemBuffer,
EVENT_MODIFY_STATE, *ExEventObjectType,
pIrp->RequestorMode, （PVOID*）&pdx->pWaitEvent, NULL）;
if （!NT_SUCCESS（status））
{
pdx->bSetWaitEvent = FALSE;
KdPrint（（DBG_NAME "WARNNING - ObReferenceObjectByHandle failed/n"））;
}
else
{
pdx->bSetWaitEvent = TRUE;
KdPrint（（DBG_NAME "OK - ObReferenceObjectByHandle succeed/n"））;
}
lReturnedValue = 0;
break;
case IOCTL_PDC4000_UNREGISTER_EVENT: //反注册Event变量
pdx->pWaitEvent = NULL;
pdx->bSetWaitEvent = FALSE;
lReturnedValue = 0;
break;
case IOCTL_PDC4000_READ_DATA:
ULONG Num, Buffer;
lPdcAddress = （ULONG）pdx->PdcMemBase0;
RtlCopyMemory（&Num, pIrp->AssociatedIrp.SystemBuffer, sizeof（ULONG））;
KdPrint（（DBG_NAME "Input Value is %x.", Num））;
Buffer = READ_REGISTER_UCHAR（（unsigned char *）（lPdcAddress + Num））;
KdPrint（（DBG_NAME "Read Data Value is %x./n", Buffer））;
RtlCopyMemory（ pIrp->AssociatedIrp.SystemBuffer, &Buffer, sizeof（ULONG））;
lReturnedValue = sizeof（ULONG）;
break;
case IOCTL_PDC4000_WRITE_DATA:
ULONG dwWriteBuffer[2];
lPdcAddress = （ULONG）pdx->PdcMemBase0;
RtlCopyMemory（dwWriteBuffer, pIrp->AssociatedIrp.SystemBuffer, 2 * sizeofpIrpStack->Parameters.DeviceIoControl.InputBufferLength;//0x10;
RtlCopyMemory（pdx->DmaInfo[0].vaCommonBuffer, pIrp->AssociatedIrp.SystemBuffer, lDMAPciToLocalTransferSize）;
KdPrint（（DBG_NAME "The vaCommonBuffer is %X./n", *（unsigned char *）（pdx->DmaInfo[0].vaCommonBuffer）））;
lPdcAddress = （ULONG）pdx->LocalRegisterMemBase;
dcd.BTERMInputEnable = 1;
dcd.DACChainLoad = 0;
dcd.DemandMode = 0;
dcd.DmaChannelPriority = Rotational;
dcd.DmaEOTPinEnable = 0;
dcd.DoneInterrputEnable = 1;
dcd.EnableTransferCountClear = 0; //For sgl DMA
dcd.FastSlowTerminateModeSelect = 0;
dcd.InternalWaitStates = 0;
dcd.InterrputSelect = 1;
dcd.LocalAddressingMode = 0;
dcd.LocalBurstEnable = 1;
dcd.LocalBusWidth = 0;
dcd.MemoryWriteAndInvalidateMode = 0;
dcd.ReadyInputEnable = 1;
dcd.ScatterGatherMODE = 0;
//DMA threshold
dte.DirectionOfTransfer = 0;
dte.EndOfChain = 0;
dte.InterruptAfterTerminalCount = 0;
dte.NextDescriptorAddress = 0;
KdPrint（（DBG_NAME "The lDMAPciToLocalTransferSize is 0x%X./n", lDMAPciToLocalTransferSize））;
rc = DmaBlockTransfer（pdx, 0, &dte）;
if （rc != RC_SUCCESS）
{ KdPrint（（DBG_NAME "Can't DmaBlockTransfer./n"））; }
KdPrint（（DBG_NAME "IOCTL_PDC4000_BLOCK_DMA_PCI_TO_LOCAL End./n"））;
break;
case IOCTL_PDC4000_BLOCK_DMA_LOCAL_TO_PCI:
IoMarkIrpPending（pIrp）;
IoStartPacket（fdo, pIrp, NULL, CancelIrp）;
