pxi2fpci总线设备驱动程序设计与应用

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印

2、、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密?，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密?。（请在以上方框内打“v”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1国内外研究现状微软的Windows是当前最流行的桌面操作系统，同样采取保护模式实现对底层硬件资源和系统保护的策略，随着系统本身的发展，驱动程序的模型也在不断地发展和完善。Windows3X和Windows9X采用虚拟设备驱动程序VxD模型，应用程序调用VxD驱动来访问硬件。通过使用VxD驱动来表示物理设备，使得多个应用程序或者线程可以同时访问

3、硬件，实现Windows系统下多任务运行，VxD驱动分为标准型和非标准型：标准型VxD由系统提供，用以支持公共设备；非标准型VxD驱动由用户自己设计，用来提供对用户设备的自定义访问。在Windows95之前，设备驱动程序分类比较混乱：VxD负责硬件驱动，实模式驱动程序负责文件系统和网络，DLL驱动负责多媒体硬件和打印机，这样的分类是有其局限性的。从WindowsNT操作系统开始，微软推出了一种新的驱动模型：核心模式驱动程序，简称KMD，运行于核心模式，用来实现硬件的访问，硬件设备采用层次化结构模型进行管理：对系统底层的功能如总线仲裁、中断处理和内存管理等由系统提

4、供的驱动程序进行支持；硬件设备的逻辑操作由设备的驱动程序负责实现；设备又可以根据其逻辑功能需求可选的实现过滤驱动程序，进行某些特殊的处理。KMD相对于VxD最大的特点支持多CPU，另外有效地统一了驱动程序的开发。从Windows98开始，微软在KMD的基础上提出了新的驱动程序模型WDM。WDM驱动支持即插即用规范（PnP）与电源管理规范，同时对设备进行分类，不同的设备遵循不同的规范进行开发。在本文中，操作系统的环境是WindowsXP，驱动程序采用的正式WDM模型。现代计算机系统一般采用模块化的设计结构，运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备，如果任何一个设

5、备同CPU的连接都是通过单独的线路，那么连线将会变得非常的错综复杂，甚至难以实现。为了简化硬件电路的设计和系统的结构，通常采用一组线路，配置以适当的接口电路，同其它的模块进行连接，这组共用的1华中科技大学硕士学位论文连接线路被称为总线。计算机总线，从功能的角度来划分，可以分成地址总线、数据总线、控制总线、[1]电源和地线、和备用线等，如图1-1显示了计算机系统主要组成部分的地址、数据、控制总线的连接情况；从总线在计算机系统中所处的位置不同，又可以分为内部总线、系统总线和外部总线，其中，内部总线是用于CPU内部寄存器之间以及运算器与控制器之间的连接，系统总线是各个

6、插件板与系统板之间的连接，外部总线则是用于计算机同外部设备的连接。图1-1计算机总线结构随着总线技术的发展，各种总线标准层出不穷，常见的总线标准有PC/XT总线、[2]ISA总线、PCI局部总线、USB总线、AGP总线等，它们在不同的模块、设备或者领域中得到应用，对模块的结构化、对设备的规范化、对行业的标准化起到了很大的促进作用。其中，以USB总线和PCI总线的应用最为广泛，PXI总线是PCI总线规范的扩展，在工业数据采集和控制领域有广泛的应用。1.2PXI/PCI总线的概念和特点随着CPU的快速发展，ISA总线渐显疲态，计算机的整机系统因为总线速度过慢受到严重

7、的影响。PCI（PeripheralComponentInterconnect，即外围部件互联）总线作为一种先进的高性能32/64位系统局部总线，以一种结构化可控的方式将系统中的2华中科技大学硕士学位论文外围部件连接起来，该总线最早由Intel公司提出，同ISA总线5Mb/s的速率相比，[3]PCI的峰值吞吐率在32位时为132MB/s，非常适合于显卡、网卡、硬盘等的高速、大量数据传输，计算机整体性能得到大幅度地提升，迅速成为最流行的系统总线之一，如图1-2所示，计算机系统的主要部件通过PCI总线相连接。图1-2PCI总线系统结构PCI总线是一种不受处理器约束的

8、局部总线，从结构上来看，