PCI 设备 RTX 驱动开发方法

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PCI 设备 RTX 驱动开发方法 [复制链接]

• 关键词： PCI 反射内存 RTX
• 摘要：简要介绍了PCI驱动程序的特点、RTX 驱动整体架构，并以反射内存卡的 RTX 驱动为例给出了驱动开发方法，列举了需要使用的 RTX API, 最后给出了驱动开发中常见问题的解决思路。
  

  PCI 设备 RTX 驱动开发方法

1. RTX 下操作外设时, 需要把设备从 Windows 移动到 RTX 下面,

具体移植方法可以参考 RTX Help 文档中间 Converting a Windows Device to an RTX Device 一节或者参考附件<<串口设备移植向导.doc>>

2. PCI驱动程序的特点

在设计驱动程序之前，首先要对欲控制的硬件设备进行细致地分析，更需要详细了解硬件设备的特性。硬件设备的特性会对驱动程序设计产生重大的影响。需要了解的最主要的硬件特性包括：

(1) 设备的总线结构

设备采用什么总线结构非常关键，因为不同的总线类型（如ISA和PCI）在许多硬件工作机制上是不同的，所以驱动程序设计也不同。

(2) 寄存器

要了解设置的控制寄存器、数据寄存器和状态寄存器，以及这些寄存器工作的特性。

(3) 设备错误和状态

要了解如何判断设备的状态和错误信号，这些信号要通过驱动程序返回给用户。

(4) 中断行为

要了解设备产生中断的条件和使用中断的数量。

(5) 数据传输机制

最常见的数据传输机制是通过I/O端口（port），也就是通过CPU进行数据读写。PC的另一种重要的传输机制是DMA，但PCI规范不包括从属DMA的说明。

(6) 设备内存

许多设备自身带有内存，PCI设备大多是采用映射的方式映射到PC系统的物理内存。有的设备还要通过驱动程序设置设备的接口寄存器

3. RTX 驱动整体架构

使用 RTX Device Driver 开发向导, 选择支持

(1) Interrupt Service Routine (ISR)

(2) Support for Sharing an Interrupt

(3) Basic Port I/O Support

(4) Basic Mapped Memory Support,

即可生成 RTX PCI 设备驱动程序框架。

该程序框架分成两个函数, Driver 文件和 DriverFunc 文件：

Driver 文件主要包括 main 函数，中断服务程序和中断服务线程;

DriverFunc 文件主要是对 PCI 设备的基本操作函数, 包括 PCI 设备搜索， PCI 设备初始化，使能或关闭中断， 处理 PCI 设备共享中断, 以及 PCI 驱动程序资源清理等函数。

4. 完整的 RTX PCI驱动

基于RTX PCI 设备驱动程序框架, 用户需要添加相应的代码, 下面基于反射内存卡的 RTX 驱动进行分析。

反射内存卡的基本特点:

(1) PCI、PCIe、PMC、VME 外形, 节点之间组成环形连接或通过光纤 Hub 组成星型连接

(2) 节点之间数据确定性的传输延迟, 延迟小于 750us

PCI 反射内存卡的 RTX 驱动也分成 Driver 文件和DriverFunc 文件两个文件。Driver 文件主要包括 main 函数，中断服务程序和中断服务线程, 下面是详细的分析：

(1) Main 函数:

Main 函数并不是 RTX PCI 驱动程序的一部分, 准确的讲它是如何使用 RTX PCI驱动程序的流程。用户需要做的工作:

a. 在 RTX PCI 设备驱动程序框架生成的 main 函数需要在设备初始化 (DeviceInit()) 完成之后与使能 PCI 中断之前添加设备打开(open())函数, 该函数的功能主要是创建信号量和初始化板卡.

b. 使能 PCI 中断之后, 用户即可调用 PCI驱动程序里的读写等函数写一段简单的读写测试程序。

(2) 中断服务程序:

这个函数接收到中断后交给中断服务线程来处理, 用户一般不需要改动。

(3) 中断服务线程:

中断服务线程主要完成读取和记录 PCI 板卡的中断信息, 释放相关的信号量等工作, 一般不完成具体的中断处理工作。PCI 驱动程序一般还提供一个函数来捕捉这些释放的信号量, 完成中断具体含义的解析工作。

DriverFunc 文件主要是对 PCI 设备的基本操作函数, 包括 PCI 设备搜索， PCI 设备初始化，使能或关闭中断， 处理 PCI 设备共享中断, 以及 PCI 驱动程序资源清理, 数据读写, 发送和接收消息类中断等函数。下面是详细的分析：

(1) DeviceSearch 函数

这个函数根据 PCI　设备的 Vendor ID 和 Device ID 搜索 PCI 设备, 返回 PCI 配置信息和 slot Number. 用户修改 Vendor ID 和 Device ID 即可。

(2) DeviceInit 函数

PCI设备初始化函数. 该函数中间调用了两个RTX 系统函数RtTranslateBusAddress() 和 RtMapMemory(), RtTranslateBusAddress() 作用为把 PCI 设备地址转换为 CPU 可以直接访问的物理地址, RtMapMemory() 函数把物理地址映射到虚拟地址。映射到虚拟地址空间后 ring3用户即可以读写 PCI 内存空间或者 I/O 空间了。用户需要关注的是物理地址到虚拟地址映射的地址范围，一般设置为 4K Bytes. RtMapMemory() 函数默认最大可以映射的地址范围为 64M Bytes, 如果需要更大的范围, 可以参考内存管理一节。

(3) Enable/Disable Interrupts On Chip 函数

使能或者关闭 PCI 设备上的中断。用户根据 PCI 设备进行修改。

(4) IsMyInterrupt函数

RTX 下 PCI 设备中断号可以共享。如果有 RTX 下 PCI 设备共享, 需要在该函数中间区分是否是该设备的中断.

(5) DeviceCleanup 函数

该函数释放中断句柄和解除物理地址于虚拟地址之间的映射。用户基本不需要修改该函数。

(6) RFM2gOpen 函数

反射内存功能函数。该函数的功能主要是为 DMA 通道，发送和接收Event(反射内存的一种消息类中断)等硬件功能模块创建信号量和初始化板卡。为了防止对硬件资源的访问冲突, 使用这些硬件资源前需要先拿到信号量, 使用结束后释放这些信号量。

(7) RFM2gEnableEvent函数

反射内存功能函数。使能板卡接收消息类中断。

(8) RFM2gSendEvent 函数

反射内存功能函数。向其它节点发送消息类中断。

(9) RFM2gWaitForEvent函数

反射内存功能函数。该函数结束中断服务线程释放的信号量, 解析中断的具体含义, 记录接收到的信息类型, 根据返回值判断是否接收到信息。

(10) R