在RTX環(huán)境下的PCI板卡驅動方法研究

陳麗平

摘要：制導控制系統(tǒng)半實物仿真是制導控制系統(tǒng)研制工作中非常重要的手段，為保證實驗結果的準確性，其對實時性要求非常高。Windows操作系統(tǒng)不是一個實時性操作系統(tǒng)，RTX擴展了該系統(tǒng)的硬件抽象層，提供了精確的時鐘，定時器，但RTX只支持部分的外圍硬件驅動，對于半實物仿真中使用的各類PCI板卡驅動不支持，本文以某類型的PCI板卡為例，介紹了一種在RTX環(huán)境下PCI板卡驅動的方法。

關鍵詞：RTX 制導控制系統(tǒng) 硬件抽象層

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）07-0094-01

1 概述

在半實物仿真平臺搭建過程中，對于參試設備多、結構復雜的仿真系統(tǒng)，其對實時性的要求非常高，如何保證仿真的實時性一直是仿真界研究中的一個重點和難點。仿真的實時性要求響應時間準確，受外界影響小，并且其在執(zhí)行相同的任務過程中，每次任務執(zhí)行時間應保持一致。Windows操作系統(tǒng)由于其友好的人機交互界面、Win32接口函數(shù)豐富、功能強大等特點得到廣泛應用，但其線程調度機制隱含著不確定性，且線程的優(yōu)先級比較少，定時精度比較差，故其不是一個實時的操作系統(tǒng)，不適用于實時性要求較高的半實物仿真平臺。RTX能很好的解決這一問題，它是Windows操作系統(tǒng)的擴展，在保留Windows所有優(yōu)勢的同時實現(xiàn)硬實時處理能力的軟件解決方案，其完全利用Windows的特性，開發(fā)簡單，無需專用工具包[1]。

RTX（Real - Time Extension）是美國Ardence公司在Windows操作系統(tǒng)基礎上開發(fā)的一套軟件實現(xiàn)硬實時解決方案，結構如圖1。

從圖1看出，RTX的實時子系統(tǒng)RTSS有精確高速的任務調度器，其優(yōu)先級都高于windows的進程，此外還提供了精確的時鐘，定時器。其提供的定時器周期最小可達100微妙，完全能夠滿足半實物仿真平臺搭建的需求。

2 板卡驅動方法

CPU是通過地址訪問或內存訪問的方式實現(xiàn)PCI設備的功能，而驅動程序就是直接操作設備工作的軟件程序，所以實現(xiàn)PCI設備的驅動程序就是對相應的寄存器進行相應的操作。實現(xiàn)以上操作須獲得該設備在BIOS上的基地址，及相應寄存器的偏移地址，基地址加偏移地址才能操作該寄存器，此外還須了解PCI設備寄存器的屬性，需廠家詳細的硬件手冊。

2.1 PCI設備信息獲取

PCI設備寄存器配置，是由BIOS初始化自動完成完成。如需開發(fā)某PCI設備的驅動程序，須定位到該設備，獲取該設備的信息，如該設備的映射基地址、PCI總線號等，在訪問內部寄存器之前，要對邏輯映射地之或端口進行使能[2]。在RTX下使RtGetBusDataByOffset（）函數(shù)獲得PCI設備信息，通過遍歷比較VendorID、DeviceID和CardIndex，定位到該設備。偽代碼如下：

for（uBusNum）//總線循環(huán)

for（uDeviceNum）//設備循環(huán)

for（uFunNum）//功能循環(huán)

{uBytesWritten = RtGetBusDataByOffset（PCIConfiguration，uBusNum，SlotNumber.u.AsULONG，PciData，uOffset，PCI_COMMON_HDR_LENGTH）；//獲取PCI設備信息

if（（PciData->DeviceID == DeviceID） && （PciData->VendorID == VendorID） && uDeviceNum == CardIndex）//比較PCI設備的VendorID和DeviceID和CardIndex定位設備

{

//端口使能設置

PciData->Command = （PCI_ENABLE_IO_SPACE | PCI_ENABLE_MEMORY_SPACE | PCI_ENABLE_BUS_MASTER | PCI_ENABLE_WRITE_AND_INVALIDATE）；

RtSetBusDataByOffset（PCIConfiguration，uBusNum，SlotNumber.u.AsULONG，PciData，0，PCI_COMMON_HDR_LENGTH）；

//基地址獲得

_base_addr = PciData->u.type0.BaseAddresses[2] & 0xfffffffe；

上述VendorID、DeviceID和CardIndex，可在設備管理器中查詢。

2.2 訪問內部寄存器

對板卡操作的核心就是對板卡內部寄存器的配置和讀寫，上述已獲得PCI板卡的基本信息，根據(jù)廠家的硬件手冊，可以知道內部寄存器的功能、地址及其性質[3]。以PCI12初始配置為例，偽代碼如下：

for（ i=0；i

{

RtWritePortUchar（（PUCHAR）（addr1716+0x04）， i）； //配置采樣的通

RtWritePortUchar（（PUCHAR）（addr1716+0x05）， i）； //配置采樣的通道

RtWritePortUchar（（PUCHAR）（addr1716+0x02）， ucGain）； //配置采樣的通道的電壓范圍

}

Len12AD為AD采樣通道數(shù)，為16，addr12是PCI12板卡的基地址，后面為操作寄存器的偏移地址。同樣，要實現(xiàn)該板卡的其他功能，到硬件手冊里找到相應的寄存器，對其進行相應的配置和讀寫即可。操作完畢之后，關閉板卡，用RtDisablePortIo（）函數(shù)關閉IO。

3 結語

RTX解決了Windows不能提供強實時性的問題，但其不支持半實物仿真平臺搭建中使用的板卡驅動，本文介紹了一種在RTX環(huán)境下的PCI板卡驅動方法，通過實驗表明，該方法可行且穩(wěn)定可靠。

參考文獻

[1]黃鍵，龐亞華，薛順虎.PTX環(huán)境下PCI設備實時驅動的開發(fā).計算機工程，2010.

[2]呂瑛，陳懷民，吳成富，鄧紅德.RTX換件下某智能串口卡的驅動開發(fā).科學技術與工程，2007.

[3]黃甫禎， 陳懷民，吳成富，王亮.基于RTX的實時網(wǎng)絡應用研究.測控技術，2008.