VB环境下实现PCI设备底层访问的两种方法

2006-05-07 15:50:04来源: 电子技术应用

VB集成化编程语言一种功能强大而容易上手的开发工具,在用户界面、数据库、多媒体、网络编程等方面,VB可谓得心应手。然而VB有限的硬件编程能力以又使得许多硬件开发者对此深感无奈。尤其在工业控制,测控技术等领域,自行设计开发的I/O卡,数据采集卡等在WIN32下的驱动常常需要借助DDK,VtooIsD等工具进行艰苦而又长期的内核模式开发。本文介绍了在VB开发环境下访问PCI设备的方法。对于其他设备,方法与此大同小异。

在VB开发环境下,用户要访问诸如数据采集卡之类硬件上的PCI设备,一般来说有两种途径:一是直接访问,即用VB直接编写访问PCI设备的接口函数(这种方法要有相关软件的支持);二是间接访问,即VB调用其它编程语言(如汇编,C/C++等)写的底层驱动模块(一般封装成动态连接库DLL的形式)实现。

1 PCI总线的配置空间

PCI规范定义了三种地址空间,除了存储器和I/O地址空间外,为支持PCI设备系统资源的自动配置,还定义了配置地址空羊。

PCI总线的配置空间由256个字节组成,分为预定首区和设备关联区。预定首区包括开始64个字节,对所有的PCI设备来说,都必须支持该区的设置;设备关联区的寄存器有不同的的PCI设备厂家自己定义。

配置空间的预定的首区分两个部分,前16个字节的定义对各类PCI设备而言都是相同的,后48个字节空间根据设备支持的功能有不同的分配。首区类型定义了该空间的分配情况(目前只有一种类型00H)。表1是首区的组织结构。

所有的PCI设备必须支持首区的供应商ID、设备ID、指令和状态区。对于其他寄存器的使用可根据设备的楞能来选择。对于不同的PCI设备,其供应商ID由PCI SIG分配以确保唯一性,而设备ID则由供应商自己分配。

2 PCI设备的配置过程

PCI总线的配置空间规范保证了所有PCI设备对“即插即用”的支持。

系统在上电后,“即插即用”BIOS通过隔离算法读取每一个“即插即用”设备的资源申请数据,并分配相应的系统资源,同时检查资源的冲突情况,然后引导、加载操作系统,并将控制权交给操作系统;如果加载的是“即插即用”操作系统(WINDOWS 95及以后版本),那么操作系统将接管系统的资源管理权,它首先从BIOS读取“即插即用”设备的资源配置信息,并仲载资源冲突情况,然后配置BIOS尚未配置的“即插即用”设备,将设备的配置信息写入配置管理器,最后激活无资源冲突的“即插即用”设备,装载相应的设备驱动程序。

对于PCI设备来说,系统完成引导之后,除了将资源的分配写入系统的配置管理器外,还写入了相应的PCI配置寄存器。程序可以通过直接读取设备的配置寄存器来得到设备的I/O,存储器等资源配置情况。

3 VB下PCI设备的访问

驱动程序访问PCI设备的过程一般包括扫描PCI总线,相找指定的PCI设备,确定I/O等资源分配情况,进行I/O、存储器、中断以及DMA等操作。VB本身并不能实现上述对PCI设备的访问过程,下面介绍在VB下通过其他途径实现对PCI设备的访问。

3.1 VB直接访问

WINDRIVER为VB只提供了非常有限的I/O访问能务(如串口通信),在VB下直接访问PCI设备时需要借助其它软件。目前WINDRIVER是KEFTech公司主推产品,是许多PCI厂家所推荐的首选驱动器程序开发工具。

WINDRIVER为VB 4.0以上版本提供了一个类模块(WINDRIVER.CLS),利用这个类模块,用户可以手工编写自己需的接口函数来访问相应的设备。下面以具体例子来说明WINDRIVER.CLS的使用方法。

3.1.1 扫描PCI总线得到指设备的数目

利用WINDRIVER.CLS提供的应用程序接口函数(APIs),编写一个扫描PCI总线,获得指定PCI设备数目的函数下:

Function GetCardsNum (dwVendorID As)

Long, dwDeviceID As Long) As Integer

Dim pciScan As WD_PCI_SCAN_CARDS

Dim hWD As Long

HWD = WD_Open()

If Hwd =INVALID_HANDLE_VALUE Then

MsgBox "设备打开出错"

Exit Function

End If

PciScan.searchId.dwVendorId =

DwVendorID

pciScan .searchId.dwDeviceID =

dwDeviceID

WD_PciScanCards hWD, pciScan

WD_Close (hWD)

GetCardsNum = pciScan.dwCards

End Function

该函数可以通过输入参数:PCI设备的供应商ID和设备ID得到所需的PCI设备数目。如查找AMCC公司的PCI适配芯片S5933,则输入参数为:&H10E8和&H4750。

下面例子用于读写S5933的PCI配置寄存器。在工程的全局模块中需要先定义下列数据结构,同时设备必须处于打开状态。

Type AMCC_INNTERRUPT

Int As WD_INTERRUPT

HThread As Long

Trans(O To 1)As WD_Transfer

End Type

Type AMCC_ADDR_DESC

dwLocalBase As Long

dwMask As Long

dwBytes As Long

dsAddr As Long

dwAddrDirect As Long

flsMemory As Boolean

End Type

Type AMCC_STRUCT

HWD As Long

CardLock As WD_CARD

PciSlot As WD_PCI_SLOT

CardReg As WD_CARD_REGISTER

AddrDesc(0 To AD_PCI_BARS-1)As

AMCC_ADDR_DESC

fUseInt As Boolean

int As AMCC_INTERRUPT

End Type

3.1.2 读写PCI配置寄存器

完成以上数据结构的定义后,用下面的函数可写S5933的PCI配置寄存器内容。

Function AMCC_ReadPCIReg (hAmcc As

AMCC_SETRUCT, dwReg As Long)

Dim pciCnf As WD_PCI_CONFIG_DUMP

Dim dwVal As PVOID

pciCnf.pciSlot = hAmcc.pciSlot

pciCnf.pBuffer = dwVal

pciCnf.dwOffer = dwReg

pciCnf.dwBytes = 4

pciCnf.flsRead = True

WD_PciConfigDump hAmcc.hWD, pciCnf

AMCC_ReadPCIReg = dwVal

End Function `读函数

Sub AMCC_WritePCIReg (hAmcc As

AMCC_STRUCT, dwReg As Long, dwData As PVOID)

Dim pciCnf As WD_PCI_CONFIG_DUMP

pciCnf.pciSlot = hAmcc.pciSlot

pciCnf.pBuffer = dwVal

pciCnf.dwOffer = dwReg

pciCnf.dwBytes = 4

pciCnf.flsRead = False

WD_PciConfigDump hAmcc.hWD, pciCnf

End Sub `写过程

参数说明:

hAMCC 设备打开后系统分配的句柄

dwReg 读写的PCI配置寄存器

dwVal 读出的寄存器数据

dwData 写入寄存器的数据

以上例子仅仅是抛砖引玉。WINDRAR.CLS类模块提供了功能极为强大的底层驱动的API函数,用户通过编写相应的驱动模块可以方便地实现对各类硬件的I/O、存储器映射、中断以及DMA等操作,同时可以实现WIN32下物理内存空间的申请、读写等处理。另外对于实时性要求较高的设备,WINDRIVER提供的“内插”(Plug-In)特性可以让程序的相关模块运行于Ring 0内核模式(Kernel mode),以提高性能。

开发完成的底层驱动模块既可直接为VB的应用程序调用,也可以在VB下封装成DLLs供其它的WIN32开发工具调用。

3.2 自定义DLL访问

DLL使VB的功能得到极大的增强,使得VB的应用范围不断扩大,使用更加灵活。VB通过调用自定义DLL可以实现对硬件的底层访问。下面用例了说明VB对DLL的调用及DLL的编写过程。

3.2.1 DLL的功能和编写

本例中的DLL通过扫描PCI总线,得到总线上S5933接口芯片的数目,打开指定设备,向S5933的输入邮箱子中写入命令字,然后从输出邮箱1中读取返回数据,最后关闭设备。

extern "C" _declspec (dllexport) int _stdcall GetCardsNum()

{

AFX_MANAGE_STATE (AfxGetStaticModuleState());

int cards;

cards=AMCC_CountCards (0x10e8,0x4750);

return cards;

} //此函数得到S5933的数目;

extern "C" declspec (dllexport) DWORD_stdcall Send-

Command(int CardNum, DWORD dwCmd)

{

AFX_MANAGE_STATE (AfxGetStaticModuleState());

DWORD data;

If (AMCC_Open (&Hamcc, 0x10e8,0x4750, Card-

Num, 0)) //打开指定设备

{

AMCC_WriteRegDWord(hAMCC, OMB1_ADDR);

dwCmd); //写入命令字

do{

data=AMCC_ReadRegDWord(hAMCC,MBFF_ADDR);

}while((data&0x000f0000)==0x00000000);

//等待输入邮箱1满

data=AMCC_ReadRegDWord(hAMCC,IMB 1_ADDR);

//读取返回数据

if(Hamcc) AMCC_Close(Hamcc)

//关闭设备

return data;

else

{AfxMessageBox(“打开设备失败!”);

return 0;}

程序中用到的函数包含在WINDRIVER的API函数库中,在VC++下编译时加上头文件:

#include "amcclib.h"

#include "amcclib.c"

同时在DEF文件中列出DLL的导出函数名,生成的DLL即可为VB即可为VB所调用。读者也可用其它工具编写驱动模块,最后封装成DLL即可。

2.2.2 VB调用DLL

VB调用动态连接库(DLL)时,首先声明DLL,然后即可像调用VB的语句或函数一样使用DLL中的例程。下面介绍VB调用上例生成的DLL(假设文件名为Test.dll)。

声明

Public Declare Function GetCardsNum Lib "Test.dll"()

As Integer

Public Declare Function SendCommand Lib "Test.dll"

(ByVal dwCmd as Long) As Long

在声明时需要注意:DLL的路径;参数传递的方式;参数的类型。

另外,VB遵从_stdcall的参数传递约定,而VC++默认_cdecl的传递约定,因此在DLL中的导出声明需采用_stdcall的装饰符。

调用

一旦声明后,在VB的应用程序中就可调用DLL中的例程。如:

Private Sub Form_Load()

Dim CardsNum As Integer

CardsNum = GetCardsNum()

MsgBox“系统中有”+ Str(CardsNum)+“块S5933插卡!”

End Sub

WINDRIVER包括了诸如AMCC、Altera、PLX、Galileo、V3、PLDA等公司PCI芯片的专用C/C++的 API函数库,其中包含了I/O读写,内存映射,中断处理以及DMA等底层驱动的函数,可以非常方便地用VC++,BC++以及C++Builder等工具编译成DLLs供VB调用。

本文提供了两种在VB的开发环境下访问PCI设备的方法。第一种方法需要有WINDRIVER的VB运用库支持,可以在VB环境下直接编写所需的接口函数,但对WINDRAR。CLS类模翰中定义的内核数据结构要有较深的了解;第二种方法具有一定的灵活性、普遍性,编写的DLL的工具较多,DLL除了可用于VB外,还可用于其他的WIN32开发工具,有较强的适应性。

以上方法在北京航空航天大学测控技术研究所研制的PHD2000高速并行数据采集系统中得到实际应用,取得了良好的效果。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/dsp/200605/2882.html
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