２００５ 正
第 １期
仪 表 技 术 与 传 感 器
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｏ
． １
ＩＳＡ板卡驱动程序 的开发
姜术 君 ，樊 锐 ，陈五 一 ，陈鼎昌
（北京航 空航 天大学 ，北京 １０００８３）
摘要 ：在讨论 目前流行的 ３种设备驱动程序 开发工具软件 的基础上，重点介绍 了用 ｗｉｎ ｖｅ 开发
工具开发 ＩＳＡ数据采集卡设备驱动程序 的过程。并以 ＰＣ一１２１６一Ｋ２数据采集卡驱动程序开发为例，进
行 了详细的设备 驱动程序 开发说 明。 包括采 用 Ｗｉｎｄｒｉｖｅｒ工具 生成设 备驱 动程序 框 架 、板 卡 ８２５３定时／
计数器的定时程序 、中断处理程序 、数据的存储方式和数据传输方法等。给 出了一种周期短 、费用 少和
效率高的设备驱动程序开发方法。
关键词：Ｗｉｎｄｒｉｖｅｒ；设备驱动；数据采集卡 ；中断
中图分类号：ＴＰ３１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—１８４１（２００５）０１—００３２—０３
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆＩＳＡ Ｃａｒｄ Ｄｒｉｖｅｒ ｐｒｏｇｒａｍ
ＪＬ Ｇ Ｓｈｕ－ｊｕｎ，ＦＡＮ Ｒｕｉ，ＣＩⅡ Ｗｕ－ｙｉ，ＣＩⅡ Ｏｉｎｇ－ｃｈａｎｇ
（Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｒｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｔｅｒ ａ ｂｄｅｆ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｉｏ ｔｈｒｅｅ ｔｏｏｌｓ ｏｆ ｄｒｖｅｌｏｐｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｄｒｉｖｅｒ。ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｄｒｉｖｉｎｇ ＰＣ一１２１６一Ｋ２ ｄａｔａ
ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｂｅ ａｒｄ ｗｉｔｈ Ｗ ｉｎｄｒｉｖｅｒ．Ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｄｒｉｖｅｒ’ｓ ｆｒａｍｅ，ｔｉｍｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ ８２５３ ｔｉｍｅｒ／ｃｏｔｍｔｅｒ，ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｐｒｏｇｒａｍ ，ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｏｄｅ
ａｎｄ ｄａ ｔａ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｏｄｅ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｇａｖｅ ｔｈａｔ ｓｕｃｈ ａ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｓｈｏｒｔ ｐｅｒｉｏｄ ａｎｄ ｌｏｗ ｃｏｓｔ，ｈｉ ｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｎ
ｄｅｖｄｏｐｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｄｒｉｖｅｒ．
Ｋｅｙ Ｗ ｏｒｄｓ：Ｗ ｉｎｄｒｉｖｅｒ；Ｄｅｖｉｃｅ Ｄｒｉｖｅｒ；Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｂｏａｒｄ；Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ
１ 引言 操作 系统服务 ，设备 驱动 程序 可 以利用 它与 处理 器 资
不少应用成熟 的可 以在 ｗｉｎ９ｘ操作 系统 下正 常工 源和它们 的特 定 硬 件 相互 作 用 ，为了使 用 ＨＡＬ，设 备
作 的工 业 板 卡 已经 不 能在 Ｗｉｎ２０００操 作 系 统 中运行 驱动程序代码必须 依赖于 ＨＡＬ中的代码 （宏 ），以便 引
了。因此 ，为了使这些 板 卡 能够 适应 更 高 的操作 系统 用硬件 寄存 器和 总线 ，这也正 是 Ｗｉｎ２０００驱动程 序 与
要求 ，需要 重新 开发 板卡 的驱动程序 。 先前版本驱 动程序 的区别 所在 。
在 Ｗｉｎ９５和 Ｗｉｎ９８中，操 作系统 与它们 的 基本 系
统 硬件牢牢 的捆绑 在一 起 ，用 户可 以通 过编 程 直接 对
系统硬件进 行访 问 ，例如 用 ｉｎ，ｏｕｔ指 令对端 口进 行读 、
写操作等 。而 在 Ｗｉｎｄｏｗｓ ２０００系 统 中 ，为 了实 现 系统
的健壮性 和可靠性 目标 ，设 计 者 为它 的核 心 实现 部分
选 择 了客户 一服 务 器 体 系结 构 。用 户应 用 程 序作 为
ＯＳ服务器 的一 个客 户 在操 作 系统 上 运行 。用 户 应用
程序以 一 种 特 殊 的硬 件 模 式 运 行 ，通 常 称 为 用 户 模
式 。在这外模式 中 ，代码局 限于无害操作 ，硬 件 Ｉ／Ｏ指
令不 能被执行 。Ｗｉｎｄｏｗｓ ２０００操作 系统代 码 以一种 称
为 内核模式 的硬 件模 式运 行 ，内核模式 代 码 可 以执 行
任何有 效 的 ＣＰＵ指令 ，尤其 包括 硬件 的 Ｉ／Ｏ操 作 。ＯＳ
设计 者为用户 和 内核模 式提供 了一个抽象 概念 ，ＯＳ代
码 总是使 用抽 象概念 来 执行 特权 环境 切 换 ，因而 只有
抽 象代码 自身需 要 被移 植 到 一 个 新 的 平 台上 。在 一
个 Ｉｎｔｅｌ平 台上 ，使 用 指令 集 中的 Ｒｉｎｇ ３执 行 用 户 模
式 ，而使 用 Ｒｉｎｇ ０执 行 内核模式 。
在图 １中看 到 ，用户模式 进入 内核模 式后 ，必须通
过硬 件抽 象层 （ＨＡＪＬ）才能访 问硬件 平 台 ，ＨＡＬ是 一套
收稿 日期 ：２００３—１０—１８ 收 修改 稿 日期 ：２００４—１０—２４
旦 堡
Ｉ Ｉ／Ｏ管理程序 Ｉ ｌ 执行程序组件 ｌ
Ｉ ｌ嚣霹Ｉ厂—
ｌ 竺 墨！ ｌ
图 １ Ｗｉｎｄｏｗｓ ２０００操 作系统 的分 层
２ 驱动 程序开发 工具
目前 ，比较流行 的驱动程序设计 软件有 Ｗｉｎｄｒｉｖｅｒ、
ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ和 ＤＤＫ等 。用 ＤＤＫ开发 设 备 驱动程 序 的
过程 ，一般 由初始化 、创 建 和删 除设 备 、处 理 Ｗｉｎ３２打
开和关 闭文件 句柄请求 、处理 Ｗｉｎ３２ Ｉ／０请 求 、串行化
访 问设 备 、访 问硬件 、调用 其他 驱 动程 序 、取消 Ｉ／０请
求 、处理 电源管理请 求 、使用 ＷＭＩ和 ＮＴ事 件向系统管
理 员报告等部 分组成 。因此编 程 者需要 熟 悉 Ｗｉｎ２０００
系统 的 内部 运行 机 制 ，它开发 难 度大 ，而且 有 很多 烦
琐的工 作 要做 ，大 部 分 是 通 用 的 基 础 性 的工 作。 用
ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ开发设备 驱 动程 序 时 ，首 先会 生 成 驱动 程
序框 架 ，然后 在 这 个框 架 的基 础 上 ，根据 具 体 的硬 件
要求添加相 应代码 。它 的难度 低 一些 ，工具软件 已经
做 了很 多 基础 性 的 工 作 ，也 封装 了一些 细 节 ，但 由于
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