Windows 2000环境下测控系统的WDM设备
介绍了Windows 2000操作系统下的最新的设备驱动程序模型（WDM）的基本原理，同时以Compuware Numega 公司的DriverWorks为开发工具，开发出了基于PCI局部总线的测控系统某专用接口卡的WDM设备驱动程序。
1 WDM驱动程序的基本原理
WDM驱动模型是Microsoft公司推出的最新的Windows驱动程序模型，他有许多新的特性，如分层结构、即插即用、电源管理、WMI等，是未来驱动程序发展的方向。如图1所示，Windows 2000中应用程序不能直接访问底层硬件，而必须通过设备驱动程序进行操作(读、写、中断等)。应用程序对设备I/O进行Win32 API函数调用，这个调用由I/O系统服务接收，I/O管理器从这个请求构造一个合适的I/O请求包（IRP），然后传递给设备驱动程序，设备驱动程序与硬件打交道，并完成IRP的处理，最后I/O管理器把数据和结果返回给Win32和用户应用程序。
2 PCI9052计数卡驱动程序的开发
(1)计数卡用途及硬件电路设计
在测控系统领域，经常需要对光栅、电机编码器等传感器传输过来的脉冲进行计数，这样才可以得到控制对象的准确位置等数据，对脉冲计数的接口卡硬件电路原理图如图2所示。PCI总线经过PCI9052（PCI BUSLOCAL BUS转换芯片）连接到局部总线，然后经过译码将I/O端口地址分配给计数专用芯片，PCI9052的LOCAL BUS 一侧的中断线连接至硬件中断触发端。这样，当中断触发时，计数专用芯片锁存外部传感器的计数脉冲的当前值，进行实时采样。
① DriverWorks简介
开发驱动程序一般都使用DDK（微软提供的驱动程序开发软件包），但是这种方法开发周期长，难度大。DriverWorks是开发驱动程序的非常好的工具，他定义了许多类，这些类封装了DDK提供的函数，完全兼容DDK的全部函数。他自动生成一个驱动程序框架，驱动程序开发者只是在需要的地方添加一些代码，这样能很快地开发出NT或WDM设备驱动程序，而且DriverWorks 函数库的使用，可以大大减少驱动程序的代码长度。因此，实验中采用了DriverWorks来开发驱动程序。
②PCI计数卡驱动程序的组成
驱动程序组成模块如图3所示。
③用户应用程序和驱动程序的通讯
较为通用的方法是应用程序使用Win32 API函数DeviceIoControl，ReadFile或者WriteFile与驱动程序进行通讯。
例如用户应用程序使用标准Win32 API函数DeviceIoControl来执行某项操作,在驱动程序一方，这个DeviceIoControl调用被转化成一个带有特殊的IRP-MJ-DEVICE-CONTROL功能码的IRP。通常，此IRP处理有如下的模型如图4所示。
④PCI计数卡设备驱动程序中的主要代码
在驱动程序中，首先要定义Pciwdmdevice类，他是KPnpDevice的公有派生类，代表PCI计数卡的设备对象，然后才可以调用相应的函数访问硬件。在PciwdmDeviceh头文件中定义如下：
至此，对硬件的读、写和中断的工作都已经完成，实现了预期的目标。如果是开发ISA总线的接口卡，则还需要修改INF安装文件，指定硬件资源，如I/O端口地址和中断号。而开发PCI总线的接口卡时，系统读取PCI的配置空间的信息，自动分配硬件资源,不需要进行手工设置。
3 结语
上述实例在实验中得到了成功运用，实践证明是可行的。WDM模式的驱动程序虽然目前应用得还不是很多，但是相信在几年之后必将成为驱动程序的主流模式。WDM驱动程序模型是非常复杂的，在此只是起到抛砖引玉的作用，对这一模型进行了简单的概括性的描述，在应用上还有很多需要深入和扩展的地方。
参考文献
［1］Chris CantWindows WDM设备驱动程序开发指南［M］.孙义，马波，国雪飞，等译北京：机械工业出版社，2000
［2］MicrosoftWindows 2000 DDK［S］. United States, 2000
［3］PlxtechnologyPCI9052 Data Sheet［S］.United States, 1997
［4］Compuware numegaDriverWorks help［S］. United States, 2000
1 WDM驱动程序的基本原理
WDM驱动模型是Microsoft公司推出的最新的Windows驱动程序模型，他有许多新的特性，如分层结构、即插即用、电源管理、WMI等，是未来驱动程序发展的方向。如图1所示，Windows 2000中应用程序不能直接访问底层硬件，而必须通过设备驱动程序进行操作(读、写、中断等)。应用程序对设备I/O进行Win32 API函数调用，这个调用由I/O系统服务接收，I/O管理器从这个请求构造一个合适的I/O请求包（IRP），然后传递给设备驱动程序，设备驱动程序与硬件打交道，并完成IRP的处理，最后I/O管理器把数据和结果返回给Win32和用户应用程序。
2 PCI9052计数卡驱动程序的开发
(1)计数卡用途及硬件电路设计
在测控系统领域，经常需要对光栅、电机编码器等传感器传输过来的脉冲进行计数，这样才可以得到控制对象的准确位置等数据，对脉冲计数的接口卡硬件电路原理图如图2所示。PCI总线经过PCI9052（PCI BUSLOCAL BUS转换芯片）连接到局部总线，然后经过译码将I/O端口地址分配给计数专用芯片，PCI9052的LOCAL BUS 一侧的中断线连接至硬件中断触发端。这样，当中断触发时，计数专用芯片锁存外部传感器的计数脉冲的当前值，进行实时采样。
① DriverWorks简介
开发驱动程序一般都使用DDK（微软提供的驱动程序开发软件包），但是这种方法开发周期长，难度大。DriverWorks是开发驱动程序的非常好的工具，他定义了许多类，这些类封装了DDK提供的函数，完全兼容DDK的全部函数。他自动生成一个驱动程序框架，驱动程序开发者只是在需要的地方添加一些代码，这样能很快地开发出NT或WDM设备驱动程序，而且DriverWorks 函数库的使用，可以大大减少驱动程序的代码长度。因此，实验中采用了DriverWorks来开发驱动程序。
②PCI计数卡驱动程序的组成
驱动程序组成模块如图3所示。
③用户应用程序和驱动程序的通讯
较为通用的方法是应用程序使用Win32 API函数DeviceIoControl，ReadFile或者WriteFile与驱动程序进行通讯。
例如用户应用程序使用标准Win32 API函数DeviceIoControl来执行某项操作,在驱动程序一方，这个DeviceIoControl调用被转化成一个带有特殊的IRP-MJ-DEVICE-CONTROL功能码的IRP。通常，此IRP处理有如下的模型如图4所示。
④PCI计数卡设备驱动程序中的主要代码
在驱动程序中，首先要定义Pciwdmdevice类，他是KPnpDevice的公有派生类，代表PCI计数卡的设备对象，然后才可以调用相应的函数访问硬件。在PciwdmDeviceh头文件中定义如下：
至此，对硬件的读、写和中断的工作都已经完成，实现了预期的目标。如果是开发ISA总线的接口卡，则还需要修改INF安装文件，指定硬件资源，如I/O端口地址和中断号。而开发PCI总线的接口卡时，系统读取PCI的配置空间的信息，自动分配硬件资源,不需要进行手工设置。
3 结语
上述实例在实验中得到了成功运用，实践证明是可行的。WDM模式的驱动程序虽然目前应用得还不是很多，但是相信在几年之后必将成为驱动程序的主流模式。WDM驱动程序模型是非常复杂的，在此只是起到抛砖引玉的作用，对这一模型进行了简单的概括性的描述，在应用上还有很多需要深入和扩展的地方。
参考文献
［1］Chris CantWindows WDM设备驱动程序开发指南［M］.孙义，马波，国雪飞，等译北京：机械工业出版社，2000
［2］MicrosoftWindows 2000 DDK［S］. United States, 2000
［3］PlxtechnologyPCI9052 Data Sheet［S］.United States, 1997
［4］Compuware numegaDriverWorks help［S］. United States, 2000
本文来源：61ic 作者：郎宝华
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