pci总线数据采集卡windows nt驱动程序的设计.pdf

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1、第9卷第1期光学精密工程Vm．9．No12001年2月OPTICSANDPRECIS0NENGINEERINGFeb．，2001文章编号1004-924X(2001)01—0089—04PCI总线数据采集卡WindowsNT驱动程序的设计袁晓兵，张新，王沛，王国辉(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130021)摘要tWEndoWsNT操作系统不允许直接访问硬件。给图像的宴时采集、存储、显示等处理工作带来了根大困难。对在捩心态下采用编制虚报设备驱动程序的方法进行探讨．重点讨论了如何在Wi

2、ndoW8NT下宴现敷据采集卡的中断和DMA过程并给出了相应啻i程。对于图像处理工作所要求的实时性及同步性在软件方面提出了一种解决方案。美t词{wjndowsNTi枉·态i中断iDMA‘设备疆动程序中圈分类号：TP391．72文■标识码：A在MACH和VAX思想上的一种客户／服务器模1引言型操作系统，由一个特权执行体以及一系列被称为保护子系统的非特权服务器组成。整个操作系在遥感图像处理过程中，需要支持多任务及统被分为用户态模式和核心态模式。快速、可靠的系统来完成繁重的图像采集、存储、所谓核心态(Ker

3、nelMode)概念，就是指一显示等功能，因此，建立一个快速、稳定、安全的处种核心层的结构，它管理系统的大部分基本功能，理平台是很重要的工作，这一点在航空机载处理能完全的、没有保护的对系统进行访问。一个驱动系统中尤其突出。在数据采集、存储、显示过程中，程序或一个线程运行在核心态可以对系统内存、不可避免地涉及到操作系统的底层操作，不论采硬件进行存取。它本身是一种最接近于计算机操用何种操作系统，都应将图像处理系统建立在操作系统级的软件处理，可以直接驱动硬件或接口。作系统的特权级上，这样不仅能取得最高的优先

4、WindowsNT系统提供一个真32位抢先式级，避免应用级程序的干扰，更重要的是，实现对可重人的虚拟内存操作系统，能够在多种硬件体系统资源的完全访问，提高整个系统的效率。为了系结构和平台上运行，能够在对称多处理系统上建立这样一个图像处理平台，首先应对操作系统运行并具有良好的可伸缩性。及相关的设备驱动程序有一定研究在WindowsNT中，核心态模式又被称为为了使PCI总线数据采集卡正常工作，需要WindowsNT执行体(Executive)，包括了系统服在软件中对系统资源(如中断、DMA、物理内存务和硬

5、件抽象层(HAL)，它们运行于CPU的特等)进行访问，但Windows为保证系统的安全性、权层Ring0(在驱动程序内部，在不同的部分还分稳定性、可移植性，对应用程序访问物理资源加以为不同的权限层)。系统服务包含了一个操作系统限制，只有编制设备驱动程序才能实现对PCI总所有应有的服务：文件系统、进程控制、内存管理、线设备的完全访问。设备驱动程序不是单独存在设备管理等。WindOWSNT中执行体包括一些独的，是操作系统内核的一部分，因此，需要对操作特的部分，如对象管理器、]1o管理器、配置管理系统有一定

6、了解基于稳定性和可靠性的原因，我器、执行体支持、本地进程调用、安全监视器等，所们采用WindowsNT作为操作平台。有这些都建立在HAL之上且完全独立。其中I／O管理器实现对设备的管理，包古了文件系统、中间2WindowsNT体系结构简介介质和设备驱动。通过HAL，WindowsNT可以防止内核和NT执行体的其它部分受硬件平台不WindowsNT的系统结构决定了Windows同的影响。另外WindowsNT还将网络管理器加NT下访问设备的特殊性WindowsNT是建立人了核心态模式。收稿日期t2000

7、-07-Iii惨订日期l2000—09—20光学精密工程9卷3．1抢占与中断3WindowsNT中的设备驱动程序中断停止处理器当前任务的执行，并强制它运行某个中断处理代码处理器对中断划分优先设备驱动程序是Windows系统的基本成分，级，使得低优先级中断可以被高优先级中断所中所有的设备驱动程序一起构成了操作系统的基本断，这样就保证了重要任务的进行。框架。WindowsNT驱动程序是基于下列目标设WindowsNT的抢先多任务不仅表现在用户计的：可移植性、硬件和软件可配置性、总是抢占级上，在设备驱动级也

8、是抢占和可中断的。在系统和可中断的、在多处理平台上的安全性、基于对中每一个线程都被赋予优先属性，大部分的优先象、可重用的I／O请求包、支持异步传输等属性都是可变的，除非是实时优先，实时优先只有由于WindowsNT运行于核心模式，自己放弃控毹。无论优先属性如何，当硬件或某种WindowsNT驱动程序只能使用系统提供的软件中断产生时，系统中的～些线程将被抢占。RtlXxx运行库，文件系统的驱动还可以使用为使一些内核态代码运行在更高的IRQLFsRtlXxx