pci同步时钟卡的wdf驱动程序设计

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1、摘要：本文介绍了一种基于WDF模型的PCI同步时钟卡的驱动程序设计。简要介绍了自行研发的PCI同步时钟卡的系统架构及工作原理，分析了WDF模型的框架结构及设备驱动程序设计流程，重点讨论了基于PCI同步时钟卡的WDF驱动程序开发，主要包括中断通知、硬件访问等内容。经测试，该驱动程序具有很好的稳定性和可靠性。关键词：WDFPCI中断驱动程序同步时钟卡中图分类号：TP336文献标识码：A文章编号:1007-9416(2015)05-0000-00Abstract：Thispaperintroducesthedesi

2、gnofDeviceDriversofPCIsynchronousclockcardbasedonWDFmodel.BrieflyintroducesthesystemarchitectureandworksonourownPCIsynchronousclockcard,andAnalysistheframeworkoftheWDFmodelandthedesignprocess・FocusedontheresearchanddevelopmentoftheWDFDeviceDriversbasedonthe

3、PCIsynchronousclockcard,includinghardwareaccess,Interruptnotification.Thedriverhaspassedthetestforstabilityandreliability.Keywords：WDF；PCI；interrupt；driver；synchronousclockcard・时间是科学实验、科学研究和工程技术等领域中的一个基本物理参量。为了保证系统各部分时间的一致性和正确性，系统内各设备的同步时钟从卡从时钟源获取高精度的标准时间，提

4、供给相应设备。这样系统内各设备的时间与时间源相同而保持一致。同步时钟卡一般采用PCI总线方式。PCI总线能够实现设备间的快速访问，它以突出的性能受到计算机和通信界工程师们的青睐。因此如何开发出稳定、可靠、高效的PCI设备驱动程序成为驱动工程师们面临的一个棘手的问题［5］。过去对于PCI设备驱动程序的开发大多采用WDM(WindowsDriverModel)框架，但是它编程比较复杂,快速掌握其开发要领对于初学者来说比较困难⑸。本文所述的PCI同步时钟卡的驱动程序的开发采用微软最新推出的WDF(WindowsDr

5、iverFoundation)驱动模型。WDF驱动模型提供事件驱动和面向对象的驱动程序开发框架，大大降低了设备驱动程序的开发难度⑸。1同步时钟卡系统架构本文所述的驱动程序是基于自行研发的PCI同步时钟卡，其原理框图如图1所示。本同步时钟卡选择PCI9052芯片做为PCI总线的接口芯片。该电路除了用到PCI9052夕卜，还用到了单片机、EEPROM、双口RAM、CPLDo单片机是系统的控制单元；串行EEPROM存储了PCI9052芯片所需要的配置信息；双口RAM用于PC机与时钟卡之间交换数据；CPLD用于200

6、us时标的产生和中断的控制。同步时钟卡的工作流程如下：同步时钟从卡接收时钟源输出的时间信号，单片机将其解析成高精度的同步时间信息，控制逻辑（CPLD）通过1PPS脉冲信号产生200us的高精度时间刻度，于是产生高精度的同步绝对时标，连续存储于双口RAM中，最后计算机通过PCI总线接口获取高精度的绝对时间。本系统中计算机获取双口RAM中的时间数据的方式有两种：（1）PC机主动读取双口RAM中的数据。（2）外部事件通过中断通知PC机事件发生，PC机收到通知后读取双口RAM中的时间信息，可获得外部事件发生的精确时刻

7、。两种方式分别涉及驱动程序的硬件访问和中断通知。于是涉及到本文介绍的重点：基于WDF模型的PCI总线驱动程序的开发。2WDF驱动程序设计微软对过去的WDM(WindowsDriverModel)驱动程序的架构做了改进,形成了全新的WDFCWindowsDriverFoundation)框架结构。它将原来普通软件开发中面向对象的技术应用到了驱动程序的开发中。WDF改变了驱动程序与操作系统内核之间的关系，在传统的WDM驱动程序中，不仅要处理硬件，还要处理驱动程序与操作系统内核之间的交互⑷。现在WDF则使驱动程序与

8、操作系统内核独立开来，驱动程序与操作系统交互工作将由框架内封装的方法(函数)去完成，这样驱动开发工程师只需专注处理目标硬件的行为即可，避免了两面不周顾此失彼的弊端。不仅大大降低了驱动程序的代码量，还使整个系统更加稳定、可靠。WDF驱动程序包括两个类型，一个是内核级的,称为KMDF(Kernel-ModeDriverFramework)；另一个是用户级的，称为UMDF(User-ModeDriverF