摘? 要: 介紹了在VB開發(fā)環(huán)境下，對PCI設(shè)備進行底層訪問的兩種方法:一是通過調(diào)用用戶自己編寫的動態(tài)連接庫(DLL)實現(xiàn)，二是利用WINDRIVER提供的VB運行庫編寫直接訪問硬件的接口函數(shù)，并對兩種方法進行了比較。

　　關(guān)鍵詞: WINDRIVER? PCI 動態(tài)連接庫 應(yīng)用程序接口

?

　　VB集成化編程語言是一種功能強大而又容易上手的開發(fā)工具。在用戶界面、數(shù)據(jù)庫、多媒體、網(wǎng)絡(luò)編程等方面，VB可謂得心應(yīng)手。然而VB有限的硬件編程能力又使得許多硬件開發(fā)者對此深感無奈。尤其在工業(yè)控制，測控技術(shù)等領(lǐng)域，自行設(shè)計開發(fā)的I/O卡，數(shù)據(jù)采集卡等在WIN32下的驅(qū)動常常需要借助DDK， VtoolsD等工具進行艱苦而又長期的內(nèi)核模式開發(fā)。本文介紹了在VB開發(fā)環(huán)境下訪問PCI設(shè)備的方法。對于其他設(shè)備，方法與此大同小異。

　　在VB開發(fā)環(huán)境下，用戶要訪問諸如數(shù)據(jù)采集卡之類硬件上的PCI設(shè)備，一般來說有兩種途徑:一是直接訪問，即用VB直接編寫訪問PCI設(shè)備的接口函數(shù)(這種方法需要有相關(guān)軟件的支持);二是間接訪問，即VB調(diào)用其它編程語言(如匯編，C/C++等)寫的底層驅(qū)動模塊(一般封裝成動態(tài)連接庫DLL的形式)實現(xiàn)。

1 PCI總線的配置空間

　　PCI規(guī)范定義了三種地址空間，除了存儲器和I/O地址空間外，為支持PCI設(shè)備系統(tǒng)資源的自動配置，還定義了配置地址空間。

　　PCI總線的配置空間由256個字節(jié)組成，分為預(yù)定首區(qū)和設(shè)備關(guān)聯(lián)區(qū)。預(yù)定首區(qū)包括開始64個字節(jié)，對所有的PCI設(shè)備來說，都必須支持該區(qū)的設(shè)置;設(shè)備關(guān)聯(lián)區(qū)的寄存器有不同的PCI設(shè)備廠家自己定義。

　　配置空間的預(yù)定首區(qū)分兩個部分，前16個字節(jié)的定義對各類PCI設(shè)備而言都是相同的，后48個字節(jié)空間根據(jù)設(shè)備支持的功能有不同的分配。首區(qū)類型定義了該空間的分配情況(目前只有一種類型00H)。表1是首區(qū)的組織結(jié)構(gòu)。

?

　　所有的PCI設(shè)備必須支持首區(qū)中的供應(yīng)商ID、設(shè)備ID、指令和狀態(tài)區(qū)。對于其他寄存器的使用可根據(jù)設(shè)備的功能來選擇。對于不同的PCI設(shè)備，其供應(yīng)商ID由PCI SIG分配以確保唯一性，而設(shè)備ID則由供應(yīng)商自己分配。

2 PCI設(shè)備的配置過程

　　PCI總線的配置空間規(guī)范保證了所有PCI設(shè)備對“即插即用”的支持。

　　系統(tǒng)在上電后，“即插即用”BIOS通過隔離算法讀取每一個“即插即用”設(shè)備的資源申請數(shù)據(jù)，并分配相應(yīng)的系統(tǒng)資源，同時檢查資源的沖突情況，然后引導(dǎo)、加載操作系統(tǒng)，并將控制權(quán)交給操作系統(tǒng);如果加載的是“即插即用”操作系統(tǒng)(WINDOWS 95及以后版本)，那么操作系統(tǒng)將接管系統(tǒng)的資源管理權(quán)，它首先從BIOS讀取“即插即用”設(shè)備的資源配置信息，并仲裁資源沖突情況，然后配置BIOS尚未配置的“即插即用”設(shè)備，將設(shè)備的配置信息寫入配置管理器，最后激活無資源沖突的“即插即用”設(shè)備，裝載相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序。???

　　對于PCI設(shè)備來說，系統(tǒng)完成引導(dǎo)之后，除了將資源的分配寫入系統(tǒng)的配置管理器外，還寫入了相應(yīng)的PCI配置寄存器。程序可以通過直接讀取設(shè)備的配置寄存器來得到設(shè)備的I/O，存儲器等資源配置情況。

3 VB下PCI設(shè)備的訪問

　　驅(qū)動程序訪問PCI設(shè)備的過程一般包括掃描PCI總線，查找指定的PCI設(shè)備，確定I/O等資源分配情況，進行I/O、存儲器、中斷以及DMA等操作。VB本身并不能實現(xiàn)上述對PCI設(shè)備的訪問過程，下面介紹在VB下通過其他途徑實現(xiàn)對PCI設(shè)備的訪問。

3.1 VB直接訪問

　　由于VB只提供了非常有限的I/O訪問能力(如串口通信)，在VB下直接訪問PCI設(shè)備時需要借助其它軟件。目前WINDRIVER提供這方面的支持。WINDRIVER是KRFTech公司主推產(chǎn)品，是許多PCI廠家所推薦的首選驅(qū)動程序開發(fā)工具。??

WINDRIVER為VB 4.0以上版本提供了一個類模塊(WINDRAR.CLS)，利用這個類模塊，用戶可以手工編寫自己所需的接口函數(shù)來訪問相應(yīng)的設(shè)備。下面以具體例子來說明WINDRAR.CLS的使用方法。

3.1.1 掃描PCI總線得到指定設(shè)備的數(shù)目

　　利用WINDRAR.CLS提供的應(yīng)用程序接口函數(shù)(APIs)，編寫一個掃描PCI總線，獲得指定PCI設(shè)備數(shù)目的函數(shù)如下:

　　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 ″設(shè)備打開出錯!″

?????? Exit Function

　　End If

　　pciScan.searchId.dwVendorID =

?????? dwVendorID

?????? pciScan.searchId.dwDeviceID =

?????? dwDeviceID

　　WD_PciScanCards hWD， pciScan

　　WD_Close (hWD)

　　GetCardsNum = pciScan.dwCards

　　End Function???????????????

　　該函數(shù)可以通過輸入?yún)?shù):PCI設(shè)備的供應(yīng)商ID和設(shè)備ID得到所需的PCI設(shè)備數(shù)目。如查找AMCC公司的PCI適配芯片S5933，則輸入?yún)?shù)為:&H10E8和&H4750。

　　下面例子用于讀寫S5933的PCI配置寄存器。在工程的全局模塊中需要先定義下列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時設(shè)備必須處于打開狀態(tài)。

　　Type??AMCC_INTERRUPT

?????? 　 Int As WD_INTERRUPT????

??????　　hThread As Long

??????　　Trans(0 To 1) As WD_Transfer

　　End Type

　　Type AMCC_ADDR_DESC

? 　　　　dwLocalBase As Long

? 　　　　dwMask As Long

? 　　　　dwBytes As Long

? 　　　　dwAddr As Long

? 　　　　dwAddrDirect As Long

? 　　　　fIsMemory 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 讀寫PCI配置寄存器

　　完成以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義后，用下面的函數(shù)可讀寫S5933的PCI配置寄存器內(nèi)容。

　　Function AMCC_ReadPCIReg( hAmcc As

　　AMCC_STRUCT， dwReg As Long)

　　Dim pciCnf As WD_PCI_CONFIG_DUMP?

　　Dim dwVal As PVOID?

　　pciCnf.pciSlot = hAmcc.pciSlot?

　　pciCnf.pBuffer = dwVal?

　　pciCnf.dwOffset = dwReg?

　　pciCnf.dwBytes = 4?

　　pciCnf.fIsRead = True?

　　WD_PciConfigDump hAmcc.hWD， pciCnf?

　　AMCC_ReadPCIReg = dwVal?

　　End Function? ?? ‘讀函數(shù)?

　　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 = dwData?

????????????? pciCnf.dwOffset = dwReg?

????????????? pciCnf.dwBytes = 4?

????????????? pciCnf.fIsRead = False?

????????????? WD_PciConfigDump hAmcc.hWD， pciCnf?

　　End Sub???????? ‘寫過程

　　· 參數(shù)說明:

　　hAMCC????? 設(shè)備打開后系統(tǒng)分配的句柄

　　dwReg????? 讀寫的PCI配置寄存器

????dwVal????? 讀出的寄存器數(shù)據(jù)??????

　　dwData?? 寫入寄存器的數(shù)據(jù)

　　以上例子僅僅是拋磚引玉。WINDRAR.CLS類模塊提供了功能極為強大的底層驅(qū)動的API函數(shù)，用戶通過編寫相應(yīng)的驅(qū)動模塊可以方便地實現(xiàn)對各類硬件的I/O、存儲器映射、中斷以及DMA等操作，同時可以實現(xiàn)WIN32下物理內(nèi)存空間的申請、讀寫等處理。另外對于實時性要求較高的設(shè)備，WINDRIVER提供的“內(nèi)插”(Plug-In)特性可以讓程序的相關(guān)模塊運行于Ring 0內(nèi)核模式(Kernel mode)，以提高性能。

　　開發(fā)完成的底層驅(qū)動模塊既可直接為VB的應(yīng)用程序調(diào)用，也可以在VB下封裝成DLLs供其它的WIN32開發(fā)工具調(diào)用。

3.2 自定義DLL訪問

　　DLL使VB的功能得到極大的增強，使得VB的應(yīng)用范圍不斷擴大，使用更加靈活。VB通過調(diào)用自定義DLL可以實現(xiàn)對硬件的底層訪問。下面用例子說明VB對DLL的調(diào)用及DLL的編寫過程。

3.2.1 DLL的功能和編寫

　　本例中的DLL通過掃描PCI總線，得到總線上S5933接口芯片的數(shù)目，打開指定設(shè)備，向S5933的輸入郵箱1中寫入命令字，然后從輸出郵箱1中讀取返回數(shù)據(jù)，最后關(guān)閉設(shè)備。

　　extern “C” _declspec(dllexport) int _stdcall GetCardsNum()

　　{

AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState());

?????? int cards;

?????? cards=AMCC_CountCards(0x10e8，0x4750);

?????? return cards;

}?????????????????? // 此函數(shù)得到S5933的數(shù)目;

extern “C” _declspec(dllexport) DWORD_stdcall SendCommand(int CardNum，DWORD dwCmd)

{

AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState());

DWORD data;?????????????

If(AMCC_Open(&hAMCC，0x10e8，0x4750，?? CardNum，0))??? // 打開指定設(shè)備

{?

AMCC_WriteRegDWord(hAMCC，OMB1_ADDR，

dwCmd);??????? // 寫入命令字

?????? do{

?????? data=AMCC_ReadRegDWord(hAMCC，MBEF_ADDR);

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

?????????????????????????????????? // 等待輸入郵箱1滿

data=AMCC_ReadRegDWord(hAMCC，IMB1_ADDR);???

?????????????????????????????????? // 讀取返回數(shù)據(jù)

?????? if(hAMCC)???? AMCC_Close(hAMCC);

??????????????????????????? // 關(guān)閉設(shè)備

?????? return data;

else

{ AfxMessageBox(“打開設(shè)備失敗?選”);

?????? ? return 0;}

程序中用到的函數(shù)包含在WINDRIVER的API函數(shù)庫中，在VC++下編譯時加上頭文件:

#include “amcclib.h”

#include “amcclib.c”

　　同時在DEF文件中列出DLL的導(dǎo)出函數(shù)名，生成的DLL即可為VB所調(diào)用。讀者也可用其它工具編寫驅(qū)動模塊，最后封裝成DLL即可。

3.2.2 VB調(diào)用DLL

　　VB調(diào)用動態(tài)連接庫(DLL)時，首先聲明DLL，然后即可像調(diào)用VB的語句或函數(shù)一樣使用DLL中的例程。下面介紹VB調(diào)用上例生成的DLL(假設(shè)文件名為Test.dll)。

· 聲明

　　Public Declare Function GetCardsNum Lib “Test.dll” () As Integer

　　Public Declare Function SendCommand Lib “Test.dll” (ByVal dwCmd as Long) As Long

　　在聲明時需要注意:DLL的路徑;參數(shù)傳遞的方式;參數(shù)的類型。

　　另外，VB遵從 _stdcall的參數(shù)傳遞約定，而VC++默認_cdecl的傳遞約定，因此在DLL中的導(dǎo)出聲明需采用_stdcall的修飾符。

　　· 調(diào)用

　　一旦聲明后，在VB的應(yīng)用程序中就可調(diào)用DLL中的例程。如:

　　Private Sub Form_Load()

　　Dim CardsNum As Integer?

　　CardsNum = GetCardsNum()?

?????? MsgBox “系統(tǒng)中有”+ Str(CardsNum)+“塊S5933插卡!”?

　　End Sub?

　　WINDRIVER包括了諸如AMCC、Altera、PLX、Galileo、V3、PLDA等公司PCI芯片的專用C/C++的API函數(shù)庫，其中包含了I/O讀寫，內(nèi)存映射，中斷處理以及DMA等底層驅(qū)動的函數(shù)，可以非常方便地用VC++，BC++以及C++ Builder等工具編譯成DLLs供VB調(diào)用。?

　　本文提供了兩種在VB的開發(fā)環(huán)境下訪問PCI設(shè)備的方法。第一種方法需要有WINDRIVER的VB運行庫支持，可以在VB環(huán)境下直接編寫所需的接口函數(shù)，但對WINDRAR.CLS類模塊中定義的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要有較深的了解;第二種方法具有一定的靈活性、普遍性，編寫DLL的工具較多，DLL除了可用于VB外，還可用于其他的WIN32開發(fā)工具，有較強的適應(yīng)性。

　　以上方法在北京航空航天大學(xué)測控技術(shù)研究所研制的PHD2000高速并行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中得到實際應(yīng)用，取得了良好的效果。

參考文獻

1 WinDriver V4 Developer＇s Guide.KRFTech 1997～1999

2 S5933 PCI Matchmaker Controller Data Book. Applied?Micro Circuits Corporation，1996