摘要：介绍了pci桥接口芯片pci9052的特点，根据实际需求给出了pci9052的can总线多功能适配卡硬件的设计思路、过程及实现方法，利用win2000ddk 和driverstudio来实现wdm驱动程序开发设计并解决第三方驱动不理想的问题。
关键词：pci9052；驱动设计；win2000ddk；driverstudio
中图法分类号： tp13 文献标识码： a
application and research of pci9052 in multifunctional can-adapter
wang xin1, jiang jian-chuan2
（1.school of mechanical engineering and automation of xihua university ,chengdu sichuan 610039; 2. school of automation of chongqing university of posts and telecommunications chongqing china 400065）
abstract: introduces the pci bridge-interface chip character of pci9052, offers design procedural, process and realizing methods of multi-functional adapter of can bus based on practical demands, and carries out the wdm driver program by making use of win2000ddk and driverstudio ,and solve the bug of third-party driver.
key words: pci 9052; driver-design; win2000ddk；driverstudio
0 引言
pci总线是一种独立于cpu的局部总线，实现pci接口的方案一般有两种：采用可编程逻辑器件和专用总线接口器件。wWw.11665.cOm采用可编程逻辑器件实现pci接口的好处是比较灵活，但其设计难度很高，因为pci总线对负载要求、传输数据的建立时间的要求都比较苛刻，同时还需要器件内部实现用于配置的各类寄存器，以及完成逻辑校验、地址译码等工作的寄存器。此外，还需加入fifo、用户寄存器组和后端设备接口等部分。设计这种pci总线接口会导致将大量的人力、物力投入到复杂的逻辑验证和时序分析的工作上，开发周期较长。采用专用接口器件虽然没有采用可编程逻辑器件那么灵活，但能够有效地降低接口设计的难度，缩短开发时间。专用接口器件具有较低的成本和很高的通用性，能够优化数据传输，提供配置空间，具备用于突发传输功能的片内fifo，提供扩展局部总线等优点，并且许多公司还提供配套的开发工具，使用很方便，开发周期短。
pci9052是plx公司开发的低价格pci总线从模式接口芯片，低功耗，符合pci2.1规范，提供的局部总线(local bus)可通过编程设置为8/16/32位的(非)复用总线。pci9052提供的局部总线不但可编程，而且与pci总线的时钟相互独立运行，可实现异步操作，总线操作自动实现时序同步。两总线的异步运行方便了高、低速设备的兼容。
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1 硬件设计
为了充分利用硬件的有用资源，该多功能适配卡不仅要实现与can总线进行通信，还具有a/d、d/a及i/o功能，实现对can通信和数据采集等功能。pci9052有5个地址映射空间，要实现这些功能，通过pci9052来连接是能够满足要求的。i/o采用io映射空间，can、a/d和d/a采用memory地址映射空间，也可都采用memory方式，这些地址空间的配置是在eeprom中进行配置的。
根据采样精度要求，a/d芯片采用的是16位单通道并行通信的ad976芯片，转换时间10us，为了实现多通道输入，须在模拟输入端加一多路开关max308ese。d/a芯片采用的是16位8通道芯片dac7644e，转换时间10us。can控制芯片采用phlips的sja1000，同时须接一can驱动芯片82c250。另外，pci9052需要一片eeprom芯片用来存储pci9052的初始化配置参数。可与pci9052匹配的芯片有microchip technology 1k 93aa46、93c46b、93lc46b，还有其他厂商的。在选择eeprom时一定可参考pci9052的推荐说明，这里采用的是1k的93lc46b。
其原理结构如图1：
图1 pci多功能can适配卡结构示意图
2 软件设计
软件设计包括wdm驱动程序、api接口函数和应用程序设计，这里主要介绍驱动程序设计。对于wdm驱动程序，要获得正确的地址分配值，必须正确地设置配置参数，9052内部的配置寄存器是通过外部串行e2prom上电加载的。9052会自动根据该e2prom的状态来决定其内部寄存器的值。如果e2prom不存在（此时e2prom和9052连接的数据引脚应加上拉电阻或其内部无有效值，9052会将其内部寄存器配置为缺省值。值得一提的是，如果e2prom内部没有烧写为有效值时，应保证其开始48位为全“1”；否则，系统上电时可能会产生错误。9052有5个本地空间，用户可根据实际需要进行相应的配置。当将本地空间配置成i/o时，对该空间的读/写操作只能单次进行。配置成存储器空间，用户会有多种接入模式，可大大提高接入速度。
该多功能设配卡驱动程序的开发采用支持windows2000的wdm驱动程序。开发工具采用visual c++6.0、win2000 ddk及driverstudio2.7。采用driverstudio向导工具生成驱动程序框架和调试程序，在利用向导时需正确填写pci vendor id和pci device id，否则，在安装驱动程序时查找不到正确的硬件设备，导致无法安装驱动。
由于wdm驱动程序运行在系统的内核态，编写非常复杂，在应用程序和硬件进行数据交换中，可以采用几种方式进行通信：i/o控制方式、直接读写方式、中断方式和dma方式。由于can总线的最高速率是1mbps，所以我们采用io控制操作实现数据的传送，在驱动程序派遣例程中实现这些操作，在api函数中提供这些操作的接口，应用程序可使用标准win32 api函数deviceiocontrol来数据读写，也可以采用driverstudio向导工具产生的devicecontrol来操作，在这里我们将它集成到对应的api函数里，生成相应的静态库或者动态连接库的形式提供给应用程序。 定义了7个io控制代码：
ioctl_hil100_read_io_data（用于读i/o口数据）
ioctl_hil100_read_ad_data（用于读ad数据）
ioctl_hil100_read_da_data （用于读da数据）
ioctl_hil100_read_can_data（用于读can数据）
ioctl_hil100_write_io_data（用于写i/o口数据）
ioctl_hil100_write_da_data（用于写da数据）
ioctl_hil100_write_can_data（用于写can数据）
这些控制代码在驱动程序的devicecontrol(kirp i)函数中调用，如下程序所示：
ntstatus pcidriverdevice::devicecontrol(kirp i)
{
ntstatus status;
switch (i.ioctlcode())
{
………………………………………
case ioctl_hil100_read_io_data:
status = ioctl_hil100_read_io_data _handler(i);
case ioctl_hil100_write_io_data:
status = ioctl_hil100_write_io_data _handler(i);
case ioctl_hil100_write_da_data:
status = ioctl_hil100_write_da_data _handler(i);
case ioctl_hil100_read_ad_data:
status = ioctl_hil100_read_ad_data _handler(i);
default:
status = status_invalid_parameter;
break;
}
………………………….
}
论文网在线在该函数进行驱动中相应的数据处理与传递，包括从内存中读上层应用程序发送下来的数据或将ad、can等外设传递上来的数据送到上层应用程序。
api函数主要提供了pci卡的开关，a/d、d/a、i/o的读写函数，can的设置、读写，中断事件消息函数等。api函数与以上控制代码相关联，传递数据和控制参数。如下程序所示：
bool writedatatoio(unsigned char data) //写数据到io口
{
……
ulong bytesreturned;
if (!deviceiocontrol(hhil100, ioctl_hil100_write_io_data, &data, 1,
null, 0, &bytesreturned, null))
……
}
bool readdatafromio(unsigned char *data) //从io口读数据
{
……
ulong bytesreturned;
if (!deviceiocontrol(hhil100, ioctl_hil100_read_io_data, &data, 1,
data, 1, &bytesreturned, null))
……
}
bool writedatatoda(unsigned short control,unsigned short freq[4])//写数据到ad
{
……
ulong bytesreturned;
unsigned short pdata[16];
pdata[0]=control;
pdata[1]=freq[0];
pdata[2]=freq[1];
pdata[3]=freq[2];
pdata[4]=freq[3];
if (!deviceiocontrol(hhil100, ioctl_hil100_write_da_data, pdata, 10,
null, 0, &bytesreturned, null))
……
}
bool readdatafromad(unsigned short address[8],unsigned short data[8])
{ //从ad读数据
……
ulong bytesreturned;
if (!deviceiocontrol(hhil100, ioctl_hil100_read_ad_data,address,16,
&data,16, &bytesreturned, null))
……
}
bool readdatafromda (unsigned char address,unsigned short *data)//从da读数据
{
……
ulong bytesreturned;
if (!deviceiocontrol(hhil100, ioctl_hil100_read_da1_data,&address,1,
data, 2, &bytesreturned, null))
……
}
论文网在线将这些接口函数生成动态链接库的形式，供上层应用程序调用。
3 结束语
由于pci总线的高速特性，使其被广泛应用于高速数据采集系统和数据传输通信系统中，有效地解决了实时采集、实时传输和实时存储等问题。而pci总线控制器专用芯片的出现则缩短了pci总线硬件设备的开发周期，使得硬件设备的可靠性和稳定性都有了较大的提高。在开发过程中，尤其对于高速采样及实时严格的系统，我们实现了对该系统高效率的操作特性，该研究有效的解决了高速实时采集、实时传输和实时存储等的驱动问题。同时该pci多功能can适配卡既实现了can总线通信功能，同时也实现了多路通道的数据采集和相应控制。
参考文献：
[1] pci 9052 data book． plx公司,2001
[2] winows2000 ddk documents． 微软公司,2000
[3] chris cant著,孙义等译．windows wdm设备驱动程序开发指南．北京：机械工业出版社， 2000
[4] windows 2000/xp wdm设备驱动程序开发．北京：电子工业出版社，2003.4
[5] 邬明宽，can总线原理和应用系统设计．北京:北京航空航天大学出版社,1996
