基于PCI总线数据采集卡驱动程序设计优化方案

驱动程序是计算机与数据采集处理卡进行信息交互的接口程序，它使得计算机与采集卡组合在一起成为一个有机的整体。

1.开发工具及主要例程

下面以DriverWorks和微软公司的Device driver kits（DDK）作为开发工具，简单介绍PCI总线数据采集卡的驱动程序设计。DriverWorks为驱动程序提供了基本的框架，设计中，利用它生成的源码中包含DspCard和DspCardDevice两个类，这两个类分别由KDriver和KPnpDevice类派生而来。Kdriver类提供设备驱动程序的基本框架结构，它负责驱动程序的初始化，并负责将IRP分发到目标设备对象。KpnpDevice类代表设备驱动程序，提供与应用程序的接口功能，承担IRP分发任务，提供与底层设备的接口功能，提供与其他系统对象（如中断、DMA等）的接口功能。

（1）DspCard类DspCard类包含的主要例程有：DriverEntry，AddDevice。

1）DriverEntry例程负责驱动程序的初始化，用以初始化驱动程序范围的数据结构和资源。

2）在驱动程序初始化后，PnP管理器调用驱动程序的AddDevice例程来初始化由该驱动程序所控制的设备。在AddDevice例程中，驱动程序创建一个设备对象作为目标I/O设备，并将设备对象附着到设备堆栈中，设备堆栈为每一个相关设备驱动程序包含一个设备对象。

（2）DspCardDevice类DspCardDevice类包含的主要例程有：PnP例程、WMI例程、Dispatch例程、StartIo例程。

1）PnP管理器使用IRP来指导驱动程序启动、停止和删除设备，并查询驱动程序的设备。在启动例程中，获取系统分配的资源，做一些初始化工作。在停止例程中，暂时使配置的资源无效。在删除例程中，释放分配的资源。(www.xing528.com)

2）Power例程响应电源管理器发出的IRP请求包，电源管理器使用IRP指示驱动程序来改变状态、等待并响应系统唤醒事件和查询驱动程序的设备。

3）StartIo例程用于对IRP请求的排队。对于实际物理访问设备，在某一时刻只能有一个操作在进行，这就要求在一个IRP未处理完之前，绝不允许处理另一个IRP。StartIo例程就是用来对这些请求进行串行处理的。

4）Dispatch例程即调度例程，主要处理应用程序与驱动程序之间的通信，包括Create、Close、CleanUp、Read、Write和DeviceControl。Dispatch例程也是本驱动程序中实现应用程序与采集卡数据传输的重要纽带。设计中，Read子例程用来读取指定地址的数据，而Write子例程则向指定地址写入数据。

2.驱动程序与采集卡的数据传输

驱动程序必须与数据采集处理卡进行数据传输，这些数据包括控制信息及采集处理后的数据。控制信息的数据传输通过Read、Write等例程，利用总线的单个数据传输方式来实现。同时，PCI总线支持突发、大批量的数据传输。设计中，利用接口芯片的DMA传输功能，通过DeviceControl例程传递DMA传输控制字实现了从数据采集卡到系统的高速数据传输。DMA传输中，数据传输速率达到了PCI总线的最大值，发挥了PCI总线数据传输的高速率。

3.驱动程序与应用程序的通信

虽然驱动程序是为设备的硬件层编程服务的，但同样需要提供和应用程序进行通信的能力，从而最终达到应用程序控制设备的目的。在WDM中，当WDM捕捉到特定的事件（如中断）时，应当可以与应用程序进行通信。当PCI数据采集卡接收完数据后会向主机发出中断，这个中断会让采集卡的驱动程序来处理，驱动程序在处理完后应迅速汇报给应用程序，让应用程序知道数据已准备好。在实现中，可以由应用程序创建一个事件，直接将该事件的句柄传递给WDM，然后等待WDM发送事件消息。