VB環境下實現PCI設備底層訪問的兩種方法
發布時間：2010-11-15 12:38
發布者：eetech
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介紹了在VB開發環境下，對PCI設備進行底層訪問的兩種方法：一種是通過用用戶自己編寫的動態連接庫（DLL）實現，二是利用WINDRIVER提供的VB運行庫編寫直接訪問硬件接口函數，并對兩種方法行了比較。 VB集成化編程語言一種功能強大而容易上手的開發工具，在用戶界面、數據庫、多媒體、網絡編程等方面，VB可謂得心應手。然而VB有限的硬件編程能力以又使得許多硬件開發者對此深感無奈。尤其在工業控制，測控技術等領域，自行設計開發的I／O卡，數據采集卡等在WIN32下的驅動常常需要借助DDK，VtooIsD等工具進行艱苦而又長期的內核模式開發。本文介紹了在VB開發環境下訪問PCI設備的方法。對于其他設備，方法與此大同小異。 在VB開發環境下，用戶要訪問諸如數據采集卡之類硬件上的PCI設備，一般來說有兩種途徑：一是直接訪問，即用VB直接編寫訪問PCI設備的接口函數（這種方法要有相關軟件的支持）；二是間接訪問，即VB調用其它編程語言（如匯編，C／C＋＋等）寫的底層驅動模塊（一般封裝成動態連接庫DLL的形式）實現。 1 PCI總線的配置空間 PCI規范定義了三種地址空間，除了存儲器和I／O地址空間外，為支持PCI設備系統資源的自動配置，還定義了配置地址空羊。 PCI總線的配置空間由256個字節組成，分為預定首區和設備關聯區。預定首區包括開始64個字節，對所有的PCI設備來說，都必須支持該區的設置；設備關聯區的寄存器有不同的的PCI設備廠家自己定義。 配置空間的預定的首區分兩個部分，前16個字節的定義對各類PCI設備而言都是相同的，后48個字節空間根據設備支持的功能有不同的分配。首區類型定義了該空間的分配情況（目前只有一種類型00H）。表1是首區的組織結構。 所有的PCI設備必須支持首區的供應商ID、設備ID、指令和狀態區。對于其他寄存器的使用可根據設備的楞能來選擇。對于不同的PCI設備，其供應商ID由PCI SIG分配以確保唯一性，而設備ID則由供應商自己分配。 2 PCI設備的配置過程 PCI總線的配置空間規范保證了所有PCI設備對“即插即用”的支持。 系統在上電后，“即插即用”BIOS通過隔離算法讀取每一個“即插即用”設備的資源申請數據，并分配相應的系統資源，同時檢查資源的沖突情況，然后引導、加載操作系統，并將控制權交給操作系統；如果加載的是“即插即用”操作系統（WINDOWS 95及以后版本），那么操作系統將接管系統的資源管理權，它首先從BIOS讀取“即插即用”設備的資源配置信息，并仲載資源沖突情況，然后配置BIOS尚未配置的“即插即用”設備，將設備的配置信息寫入配置管理器，最后激活無資源沖突的“即插即用”設備，裝載相應的設備驅動程序。 對于PCI設備來說，系統完成引導之后，除了將資源的分配寫入系統的配置管理器外，還寫入了相應的PCI配置寄存器。程序可以通過直接讀取設備的配置寄存器來得到設備的I／O，存儲器等資源配置情況。 3 VB下PCI設備的訪問 驅動程序訪問PCI設備的過程一般包括掃描PCI總線，相找指定的PCI設備，確定I／O等資源分配情況，進行I／O、存儲器、中斷以及DMA等操作。VB本身并不能實現上述對PCI設備的訪問過程，下面介紹在VB下通過其他途徑實現對PCI設備的訪問。 3．1 VB直接訪問 WINDRIVER為VB只提供了非常有限的I／O訪問能務（如串口通信），在VB下直接訪問PCI設備時需要借助其它軟件。目前WINDRIVER是KEFTech公司主推產品，是許多PCI廠家所推薦的首選驅動器程序開發工具。 WINDRIVER為VB 4.0以上版本提供了一個類模塊（WINDRIVER.CLS），利用這個類模塊，用戶可以手工編寫自己需的接口函數來訪問相應的設備。下面以具體例子來說明WINDRIVER.CLS的使用方法。 3.1.1 掃描PCI總線得到指設備的數目 利用WINDRIVER.CLS提供的應用程序接口函數（APIs），編寫一個掃描PCI總線，獲得指定PCI設備數目的函數下： Function GetCardsNum (dwVendorID As) Long, dwDeviceID As Long) As Integer Dim pciScan As WD_PCI_SCAN_CARDS Dim hWD As Long HWD = WD_Open() If Hwd =INVALID_HANDLE_VALUE Then MsgBox "設備打開出錯" Exit Function End If PciScan.searchId.dwVendorId = DwVendorID pciScan .searchId.dwDeviceID = dwDeviceID WD_PciScanCards hWD, pciScan WD_Close (hWD) GetCardsNum = pciScan.dwCards End Function 該函數可以通過輸入參數：PCI設備的供應商ID和設備ID得到所需的PCI設備數目。如查找AMCC公司的PCI適配芯片S5933，則輸入參數為：&H10E8和&H4750。 下面例子用于讀寫S5933的PCI配置寄存器。在工程的全局模塊中需要先定義下列數據結構，同時設備必須處于打開狀態。 Type AMCC＿INNTERRUPT Int As WD_INTERRUPT HThread As Long Trans（O To 1）As WD_Transfer End Type Type AMCC_ADDR_DESC dwLocalBase As Long dwMask As Long dwBytes As Long dsAddr As Long dwAddrDirect As Long flsMemory As Boolean End Type Type AMCC_STRUCT HWD As Long CardLock As WD_CARD PciSlot As WD_PCI_SLOT CardReg As WD_CARD_REGISTER AddrDesc(0 To AD_PCI_BARS－1)As AMCC_ADDR_DESC fUseInt As Boolean int As AMCC_INTERRUPT End Type 3.1.2 讀寫PCI配置寄存器 完成以上數據結構的定義后，用下面的函數可寫S5933的PCI配置寄存器內容。 Function AMCC_ReadPCIReg (hAmcc As AMCC_SETRUCT, dwReg As Long) Dim pciCnf As WD_PCI_CONFIG_DUMP Dim dwVal As PVOID pciCnf.pciSlot = hAmcc.pciSlot pciCnf.pBuffer = dwVal pciCnf.dwOffer = dwReg pciCnf.dwBytes = 4 pciCnf.flsRead = True WD_PciConfigDump hAmcc.hWD, pciCnf AMCC_ReadPCIReg = dwVal End Function `讀函數 Sub AMCC_WritePCIReg (hAmcc As AMCC_STRUCT, dwReg As Long, dwData As PVOID) Dim pciCnf As WD_PCI_CONFIG_DUMP pciCnf.pciSlot = hAmcc.pciSlot pciCnf.pBuffer = dwVal pciCnf.dwOffer = dwReg pciCnf.dwBytes = 4 pciCnf.flsRead = False WD_PciConfigDump hAmcc.hWD, pciCnf End Sub `寫過程 參數說明： hAMCC 設備打開后系統分配的句柄 dwReg 讀寫的PCI配置寄存器 dwVal 讀出的寄存器數據 dwData 寫入寄存器的數據 以上例子僅僅是拋磚引玉。WINDRAR.CLS類模塊提供了功能極為強大的底層驅動的API函數，用戶通過編寫相應的驅動模塊可以方便地實現對各類硬件的I／O、存儲器映射、中斷以及DMA等操作，同時可以實現WIN32下物理內存空間的申請、讀寫等處理。另外對于實時性要求較高的設備，WINDRIVER提供的“內插”（Plug-In）特性可以讓程序的相關模塊運行于Ring 0內核模式（Kernel mode），以提高性能。 開發完成的底層驅動模塊既可直接為VB的應用程序調用，也可以在VB下封裝成DLLs供其它的WIN32開發工具調用。 3．2 自定義DLL訪問 DLL使VB的功能得到極大的增強，使得VB的應用范圍不斷擴大，使用更加靈活。VB通過調用自定義DLL可以實現對硬件的底層訪問。下面用例了說明VB對DLL的調用及DLL的編寫過程。 3．2．1 DLL的功能和編寫 本例中的DLL通過掃描PCI總線，得到總線上S5933接口芯片的數目，打開指定設備，向S5933的輸入郵箱子中寫入命令字，然后從輸出郵箱1中讀取返回數據，最后關閉設備。 extern "C" _declspec (dllexport) int _stdcall GetCardsNum() { AFX_MANAGE_STATE (AfxGetStaticModuleState()); int cards; cards=AMCC_CountCards (0x10e8,0x4750); return cards; } //此函數得到S5933的數目； extern "C" declspec (dllexport) DWORD_stdcall Send- Command(int CardNum, DWORD dwCmd) { AFX_MANAGE_STATE (AfxGetStaticModuleState()); DWORD data; If (AMCC_Open (&Hamcc, 0x10e8,0x4750, Card- Num, 0)) //打開指定設備 { AMCC_WriteRegDWord(hAMCC, OMB1_ADDR); dwCmd); //寫入命令字 do{ data=AMCC_ReadRegDWord(hAMCC,MBFF_ADDR); }while((data&0x000f0000)==0x00000000); //等待輸入郵箱1滿 data=AMCC_ReadRegDWord(hAMCC,IMB 1_ADDR); //讀取返回數據 if(Hamcc) AMCC_Close(Hamcc) //關閉設備 return data; else {AfxMessageBox(“打開設備失��！”)； return 0;} 程序中用到的函數包含在WINDRIVER的API函數庫中，在VC＋＋下編譯時加上頭文件： #include "amcclib.h" #include "amcclib.c" 同時在DEF文件中列出DLL的導出函數名，生成的DLL即可為VB即可為VB所調用。讀者也可用其它工具編寫驅動模塊，最后封裝成DLL即可。 2.2.2 VB調用DLL VB調用動態連接庫（DLL）時，首先聲明DLL，然后即可像調用VB的語句或函數一樣使用DLL中的例程。下面介紹VB調用上例生成的DLL（假設文件名為Test.dll）。 聲明 Public Declare Function GetCardsNum Lib "Test.dll"() As Integer Public Declare Function SendCommand Lib "Test.dll" (ByVal dwCmd as Long) As Long 在聲明時需要注意：DLL的路徑；參數傳遞的方式；參數的類型。 另外，VB遵從_stdcall的參數傳遞約定，而VC＋＋默認_cdecl的傳遞約定，因此在DLL中的導出聲明需采用_stdcall的裝飾符。 調用 一旦聲明后，在VB的應用程序中就可調用DLL中的例程。如： Private Sub Form_Load() Dim CardsNum As Integer CardsNum = GetCardsNum() MsgBox“系統中有”+ Str(CardsNum)+“塊S5933插卡！” End Sub WINDRIVER包括了諸如AMCC、Altera、PLX、Galileo、V3、PLDA等公司PCI芯片的專用C／C＋＋的 API函數庫，其中包含了I／O讀寫，內存映射，中斷處理以及DMA等底層驅動的函數，可以非常方便地用VC＋＋，BC＋＋以及C＋＋Builder等工具編譯成DLLs供VB調用。 本文提供了兩種在VB的開發環境下訪問PCI設備的方法。第一種方法需要有WINDRIVER的VB運用庫支持，可以在VB環境下直接編寫所需的接口函數，但對WINDRAR。CLS類模翰中定義的內核數據結構要有較深的了解；第二種方法具有一定的靈活性、普遍性，編寫的DLL的工具較多，DLL除了可用于VB外，還可用于其他的WIN32開發工具，有較強的適應性。 以上方法在北京航空航天大學測控技術研究所研制的PHD2000高速并行數據采集系統中得到實際應用，取得了良好的效果。 |
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