摘 要： 結(jié)合“通用高速PCI總線目標模塊”的驅(qū)動程序設(shè)計，全面地討論了Windows設(shè)備（特別是PCI設(shè)備）驅(qū)動程序編寫時所面臨的主要問題及解決方案，并提出了封裝設(shè)備驅(qū)動的方法。

    關(guān)鍵詞： PCI設(shè)備驅(qū)動程序 端口 內(nèi)存 中斷 封裝

    在設(shè)計和使用PCI設(shè)備時，經(jīng)常要在ＰＣ機的軟件中訪問和控制硬件設(shè)備，但Windows操作系統(tǒng)（包括Windows95/98、Windows NT、Windows 2000為了保證系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可移植性，對應(yīng)用程序訪問硬件資源加以限制，這就要求設(shè)計設(shè)備驅(qū)動程序以實現(xiàn)PC機的軟件對PCI設(shè)備的訪問。

    Windows下的驅(qū)動程序不僅僅包括物理設(shè)備的驅(qū)動程序，也包括為文件系統(tǒng)等非物理設(shè)備編寫的虛擬設(shè)備驅(qū)動程序。為了簡化問題，下面只討論硬件物理設(shè)備的驅(qū)動程序。本文將以撏ㄓ酶咚伲校茫勺芟吣勘昴？閿[1]的驅(qū)動設(shè)計為例，探討PCI設(shè)備的驅(qū)動程序設(shè)計方案。我們開發(fā)了一套通用的PCI設(shè)備驅(qū)動程序，它可以完成一般PCI設(shè)備驅(qū)動所需的功能，可以作為其它PCI設(shè)備驅(qū)動開發(fā)的框架。

    １ 驅(qū)動程序的模式和開發(fā)工具的選擇

    設(shè)備驅(qū)動程序是指管理某個外圍設(shè)備的一段代碼。驅(qū)動程序不會獨立地存在，而是操作系統(tǒng)的一部分。通過設(shè)備驅(qū)動程序，多個進程可以同時使用這些資源，從而可以實現(xiàn)多進程并行運行。在下文中，將調(diào)用設(shè)備驅(qū)動程序的pc機程序稱為用戶程序。

    Windows 95和Windows NT采用的驅(qū)動程序體系不同，所以大多數(shù)情況下驅(qū)動程序也不能通用。如果設(shè)備需要在Windows 9X/NT下使用，一般至少要設(shè)計Windows 9X和Windows NT兩個驅(qū)動程序版本。wINDOWS 98 可以兼容Windows 95的驅(qū)動程序，同時它又推出一個新的Win32 Drivers Mode (WDM)驅(qū)動類型。Windows 98中有些設(shè)備（如USB設(shè)備）的驅(qū)動程序必須為WDM模式。這個新的類型實際是在Windows NT的驅(qū)動模型的基礎(chǔ)上增加了即插即用等內(nèi)容。WDM驅(qū)動也可以用在Windows 2000（先前叫Windows NT5.0）中。從長遠的角度看。今后開發(fā)人員只要開發(fā)WDM驅(qū)動就可以了，但從目前的市場情況來看，Windws 95是無法放棄的，所以WDM在近一兩年還無法替代其它類型的設(shè)備驅(qū)動。

    Intel 80386以上的微處理器有4個優(yōu)先級別：0級、1級、2級和3級，一般操作系統(tǒng)運行于優(yōu)先級0級上，而用戶程序運行在3級上，在對硬件操作上有一些限制（具體的限制在不同的操作系統(tǒng)中是不同的）。Windows 95支持的驅(qū)動類型很多，但針對一般硬件設(shè)備而言，主要是VxD和打印機驅(qū)動兩類。VxD指的是Virtual Device Drivers。VxD運行在Intel系統(tǒng)的0級上，可以執(zhí)行特權(quán)級指令，對任何I/O設(shè)備有全部訪問權(quán)，所以大多數(shù)硬件驅(qū)動程序都是VxD。VxD驅(qū)動通常以．vxd為擴展名，放在Windows\System目錄下，可以在Windws 95啟動時裝入，也可以在程序運行時根據(jù)需要動態(tài)地載入。動態(tài)加載有助于節(jié)約系統(tǒng)內(nèi)存和資源。但打印機驅(qū)動程序不是VxD，它運行在3級上。同Windows 95類似，Windows NT的驅(qū)動也有可以運行在0級的內(nèi)核模式（Kernel Mode）和運行在3極的用戶模式（User Mode)之分。由于Windows NT禁止用戶模式的程序訪問I/O端口（wINDOWS 95/98則允許用戶程序直接訪問I/O端口），直接控制物理設(shè)備的驅(qū)動程序都是內(nèi)核模式的。而我們設(shè)計的PCI通用驅(qū)動程序要求對各種硬件資源訪問，所以應(yīng)該選擇工作在0級的驅(qū)動程序模式。

    開發(fā)設(shè)備驅(qū)動采用的主要開發(fā)工具是微軟為設(shè)備開發(fā)者提供的軟件包Device Driver Kit (DDK)。這個軟件包包括有關(guān)設(shè)備開發(fā)的文檔、編譯需要的頭文件和庫文件、調(diào)試工具和程序范例。在DDK中還定義了一些設(shè)備驅(qū)動可以調(diào)用的系統(tǒng)底層服務(wù)，象DMA服務(wù)、中斷服務(wù)、內(nèi)存管理服務(wù)、可安裝文件系統(tǒng)服務(wù)等等。這些都是編寫設(shè)備驅(qū)動所必須的。但Windows 95的DDK由于主要使用匯編語言描述。開發(fā)起來比較困難。因此，我們在Windows 95操作系統(tǒng)中同時采用了Numega公司的產(chǎn)品VtoolsD。VtoolsD是基于C/C++的，支持Borland C++和Visual C++，使用和維護都較Windows DDK容易。