基于PCI总线高速数据采集卡的WDM驱动程序实现

### 基于PCI总线高速数据采集卡的WDM驱动程序实现 #### 摘要解析 在《电子工程师》杂志2005年第5期中，张新运和李传日（北京航空航天大学系统工程系）撰写的文章探讨了如何在基于PCI总线的高速数据采集卡上实现WDM驱动程序。文章不仅介绍了WDM驱动程序的设计思路，还深入分析了利用DriverStudio软件在Windows 2000系统下开发此类驱动的具体方法。特别关注了硬件访问、应用程序与驱动程序间的数据交换以及DMA传输等核心问题。 #### WDM驱动程序与DriverStudio软件 WDM（Windows Driver Model）是Windows操作系统用于管理硬件设备的统一模型，旨在提高设备驱动的通用性和可移植性。在开发过程中，许多开发者选择使用复杂的Windows DDK（Driver Development Kit）进行开发，但其复杂度让不少非专家望而却步。相比之下，DriverStudio则以其高效和易用性脱颖而出，尤其是其组件DriverWorks，通过将DDK的功能封装成类，极大地简化了WDM驱动程序的开发流程。 #### PCI总线与数据采集技术 PCI总线因其高数据传输速率、与处理器无关的传输特性以及支持多外设的能力，成为高速数据采集领域的优选方案。AMCC S5933作为一款适用于PCI总线的控制芯片，凭借其强大的功能和灵活性，简化了PCI板卡的开发过程，减少了开发时间。文章中的数据采集卡设计，利用S5933芯片实现与PCI总线的高效交互，通过FIFO和直通两种工作模式，分别处理数据采集的控制和数据的大容量传输。 #### 数据采集卡的工作原理 采集卡的核心部分包括程控放大器（AD526）、8阶抗混叠滤波器（MAX270级联）和模数转换器（AD1671）。调理后的信号首先被放大，随后经过滤波，最终由AD1671进行采样。采样后的数字信号在FPGA（EPM7160SQC160）的状态机控制下写入双口RAM（IDT7027），并通过FIFO传送给计算机。在此过程中，S5933芯片充当PCI总线与Add-on总线的接口角色，负责数据采集的控制和数据传输。 #### 驱动程序的关键实现 DriverStudio提供的DriverWorks组件简化了WDM驱动程序的开发，尤其是在生成驱动程序框架方面。文章中提到了通过DeviceIoControl函数实现应用程序与WDM驱动程序之间的通信，特别强调了控制命令PCITEST_IOC_DOOROPEN的数据存取方式为Buffer方式，这是应用程序调用驱动程序进行特定操作的关键。 #### 结论 基于PCI总线的高速数据采集卡在现代工程应用中扮演着重要角色，其WDM驱动程序的实现对于确保硬件设备在Windows环境下的稳定运行至关重要。通过使用DriverStudio软件，特别是DriverWorks，开发者能够高效地完成WDM驱动程序的开发，同时解决访问硬件、应用程序与驱动程序之间数据传输和DMA传输等复杂问题，为高速数据采集系统提供了坚实的软件基础。