1  引言

    現(xiàn)代計算機硬件功能的強大，使其操作系統(tǒng)也變得復雜，Windows 2000憑借其良好的安全性和穩(wěn)定性成為目前主流操作系統(tǒng)。然而由于Windows 2000的安全機制使得用戶應用程序不能對系統(tǒng)的硬件資源進行直接訪問，這樣就需要在應用程序與硬件之間構筑驅(qū)動程序模塊。在實際工控應用中需要對自行開發(fā)的硬件設備進行控制，這樣就需要開發(fā)特定的設備驅(qū)動程序來跨越操作系統(tǒng)邊界對硬件資源進行操作，并與用戶應用程序進行通信。本文給出了一個基于PCI總線的LonWorks智能通信適配卡驅(qū)動程序開發(fā)與應用實例，實現(xiàn)了應用程序與適配卡中雙口RAM之間的數(shù)據(jù)通信。

2  WDM驅(qū)動模型

2.1  Windows 2000的系統(tǒng)結構

    要寫驅(qū)動程序，必須要了解操作系統(tǒng)的結構。在WDM體系中，Windows 2000操作系統(tǒng)是最標準的實現(xiàn)方式，圖1顯示了Windows 2000系統(tǒng)結構。在Windows 2000操作系統(tǒng)環(huán)境下，一部分組件運行在用戶模式下，其它的則運行在內(nèi)核模式下。

    用戶模式下的應用程序?qū)?/SPAN>Windows子系統(tǒng)進行Win32 API的調(diào)用，這個調(diào)用由系統(tǒng)服務接口作用到I/O管理器，I/O管理器進行必要的參數(shù)匹配和操作安全性檢查，然后創(chuàng)建一個稱為IRP(IO Request Package，IO請求包)的數(shù)據(jù)結構，并把此IRP作為參數(shù)傳遞給驅(qū)動程序。這樣，驅(qū)動程序處理這個請求包，通過識別IRP中的物理設備對象（Physical Device Object，PDO）來區(qū)別是發(fā)送給哪個設備的，當要訪問硬件時，驅(qū)動程序通過調(diào)用硬件抽象層函數(shù)來實現(xiàn)。硬件抽象層是Windows體系中的一個重要概念，它屏蔽了不同硬件平臺的差異，向操作系統(tǒng)上層提供統(tǒng)一接口。當驅(qū)動程序處理完這個請求后，會將處理結果返回給I/O管理器，最后再由I/O管理器將執(zhí)行結果返回給用戶模式下的應用程序。

圖1  Windows 2000系統(tǒng)結構

2.2  WDM驅(qū)動程序模型

    在WDM驅(qū)動程序模型中，每個硬件設備至少有兩個驅(qū)動程序：一個稱為功能(function)驅(qū)動程序，它了解使硬件工作的所有細節(jié)，負責初始化I/O操作，處理I/O操作完成時所帶來的中斷事件，為用戶提供一種設備適合的控制方式；另一個稱為總線(bus)驅(qū)動程序，它負責管理硬件與計算機的連接。

    一個驅(qū)動程序通常包含許多例程，當操作系統(tǒng)遇到一個IRP包時，就調(diào)用驅(qū)動程序中相應的例程來執(zhí)行該IRP的操作，基本驅(qū)動例程有：

    (1)  DriverEntry例程：負責驅(qū)動程序的初始化，主要是初始化驅(qū)動程序范圍的數(shù)據(jù)結構和資源。所有驅(qū)動程序都必須包含此例程，當驅(qū)動程序被裝載時，PnP管理器為每個驅(qū)動程序調(diào)用一次DriverEntry例程。

    (2)  AddDevice例程：PnP管理器調(diào)用此例程來初始化由該驅(qū)動程序所控制的設備。當系統(tǒng)運行時，一旦有新設備被枚舉，系統(tǒng)將調(diào)用AddDevice例程。

    (3)  Upload例程：負責釋放由DriverEntry例程所分配的驅(qū)動程序范圍內(nèi)的資源。

3  WDM驅(qū)動程序開發(fā)

3.1  硬件背景

    LON適配卡硬件接口如圖2所示，現(xiàn)場智能節(jié)點通過LonWorks總線將數(shù)據(jù)傳到監(jiān)控計算機的LON適配卡時，Neuron芯片通過總線收發(fā)器讀入數(shù)據(jù)，通過轉(zhuǎn)換和運算后，按規(guī)定的協(xié)議寫入雙口RAM中，這樣監(jiān)控計算機就可以通過PCI總線控制器讀取雙口RAM中的數(shù)據(jù)，來得到各智能節(jié)點送來的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)監(jiān)控功能。反之當計算機要發(fā)送參數(shù)或控制信息給智能節(jié)點時，PCI總線控制器把PC機發(fā)送來的數(shù)據(jù)按照一定的協(xié)議寫入到雙口RAM中，Neuron芯片讀取雙口RAM中的信息，然后通過總線收發(fā)器發(fā)送到LonWorks總線網(wǎng)絡中去。

圖2  適配卡硬件接口原理圖

3.2  驅(qū)動開發(fā)工具的選擇

    現(xiàn)在比較流行的驅(qū)動開發(fā)工具主要有3種：Windows DDK，DriverWorks，Windriver。表1簡單對這3種工具作了分析和比較。在此，選擇DriverWorks開發(fā)工具和Visual C++語言來對LON適配卡的驅(qū)動程序進行開發(fā)。

表1  開發(fā)工具的分析比較

3.3  WDM驅(qū)動程序框架

        DriverWizard是DriverWorks創(chuàng)建WDM框架程序的工具，其簡單易用的開發(fā)向?qū)軌驇椭_發(fā)人員迅速開發(fā)出特定的硬件設備驅(qū)動程序框架，其主要步驟包括：

        (1)  選擇運行平臺：有WDM Driver，NT4.0 Style Driver，Empty Driver Project，Simple C++ Driver，如果選擇WDM Driver則會進一步要求選擇WDM類型，包括WDM Function Driver或WDM Filter Driver等。

        (2)  選擇總線類型：有ISA、PCI、USB、PCMCIA

熱點新聞

• 品牌價值再提升！萊姆電子榮獲“知名商標 閃亮品牌”證書
• 萊姆電子斬獲自動化“2024年度最具競爭力創(chuàng)新產(chǎn)品”獎
• 2025年4月自動化重大新聞TOP 10
• 破解鋰電制程難題 臺達攜三大解方登場CIBF鋰電展
• 喜報 臺達榮獲“中國自動化產(chǎn)業(yè)年會”四項大獎
• 西門子攜手FESCO共筑智能制造人才就業(yè)平臺
• 精益服務，全景護航，ABB Navigate電氣咨詢服務耀然問世
• 方寸之間 盡顯新質(zhì)！菱領LR1系列片式I/O產(chǎn)品正式發(fā)售
• 速來！別錯過堡盟在長沙工程機械展的科技彩蛋
• 堡盟邀您共赴CIBF深圳國際電池展，探索前沿傳感科技
• ABB 創(chuàng)新推出Pos-E-Kon重載連接器，賦能嚴苛工業(yè)環(huán)境
• 西門子收購 Wevolver，擴展電子市場情報能力及 Supplyframe 產(chǎn)品組合

推薦產(chǎn)品

• 芯予正源，賦重牽行 英威騰 RM系列100~3200kVA模塊化UPS新品發(fā)布
• 秋老虎 | 高溫“烤”驗又來了，英威騰“科學支招”速來圍觀！
• 高功率密度，低碳綠色 英威騰 RM系列60~1920kVA模塊化UPS新品發(fā)布
• 新品發(fā)布 | 低“碳”之選，盡享冷源 英威騰氟泵自然冷精密空調(diào)
• 西門子發(fā)布全新SITOP PSU2200經(jīng)濟型導軌電源
• Hope100系列高性能電壓矢量控制變頻器
• Hope130系列高性能電壓矢量控制變頻器
• Hope530系列高性能矢量控制變頻器
• 魏德米勒電涌保護新品：VARITECTOR VPU AC I S系列
• 新品發(fā)布 | 英威騰電源5kVA模塊化UPS新品重磅登場！
• “飛”同一般！英威騰 飛智iLegend系列集裝箱數(shù)據(jù)中心新品發(fā)布
• 【新品速遞】和利時推出智能仿真教儀系統(tǒng)，助力行業(yè)專業(yè)人才培養(yǎng)