Windows CE下AD驅動設計與實現
引言
Windows CE.Net 是一個32位、多任務、多線程的完全搶占式的實時操作系統。它提供了眾多強大工具適應于快速構建新一代內存少、體積小的智能設備，如工業控制器、手持式設備等。該系統的特點是專為各種具有嚴格資源限制的硬件系統所設計的。為了將操作系統和硬件設備連接起來，連接硬件和應用軟件的驅動就非常重要。該論文主要針對SAMSUNG公司以ARM9為內核的S3C2410進行分析，介紹在Windows CE.Net 系統下進行底層設備流接口驅動的原理和開發方法并提供AD驅動程序的實例。
S3C2410芯片片上AD介紹
S3C2410 是一款基于ARM920T的16/32位RISC微處理器,擁有高性價比，低功耗等特點，也是目前市面上出現較多的嵌入式開發板的處理器之一，具有8路10位的A/D轉換，S3C2410上的A/D轉換器在2.5MHZ的時鐘下，***轉化速率可達500KSPS，A/D轉換器支持片上采樣和保持功能。S3C2410微處理對AD轉換進行的操作,主要是對下面的兩個寄存器進行讀/寫:ADC 控制寄存器,ADCCON ；ADC 數據寄器,ADCDAT0。
流接口驅動
Windows CE.Net 支持四種驅動模型：本地驅動、流驅動、USB、NDIS[1]。本文只針對流驅動進行介紹。
流接口驅動體系結構
流驅動將設備抽象為文件進行操作，它體系結構如圖1所示。應用程序使用文件API對設備進行訪問，文件API被操作系統轉發到FileSys.exe進程中；然后FileSys.exe發現是對設備進行操作，就會把執行交給設備管理器；接著設備管理器根據具體的請求，調用不同的流接口驅動程序中暴露的接口；最終驅動程序負責與硬件交互。
流接口函數
流接口驅動程序是動態連接庫，由設備管理程序的特殊程序加載、管理和卸載,與具有單獨目的接口的內部驅動程序相比,流接口驅動程序使用同一個接口并調用同一個函數集-流接口函數[4]。Windows CE.Net 系統規定流接口的入口點如表1，對應著直接或者間接調用流接口函數的系統組件或文件API函數。生成一個DLL后,就用設備文件名前綴替換入口點名字中的XXX。
流接口驅動工作原理
在流驅動工作原理中需要包括幾個重要的工作實體：硬件、流接口驅動驅動程序、系統注冊表、設備管理器、應用程序。整個驅動程序工作原理。
流驅動的工作順序如下：1)加載驅動。在當系統啟動時，設備管理器搜尋注冊表的HKEY_LOCAL_MACHINE\Driver\BuiltIn鍵下面的子鍵，并逐一加載子鍵下的每個驅動，此過程叫BusEnum。2)設備管理器從注冊表的dll鍵值中獲取驅動程序所在的DLL文件名。3)設備管理器調用LoadDriver()函數把DLL加載到自己的虛擬地址空間內。4)設備管理器在注冊表的HKEY_LOCAL_MACHINE\Driver\Active下面，記錄所有已經加載的驅動程序[2]。5)設備管理器調用驅動中的XXX_Init()函數。6)在XXX_Init()中，通常對硬件進行一些基本的初始化操作。通過以上6步，流接口驅動被成功加載。7)應用程序使用該設備。首先它調用CreateFile()打開設備。CreateFile()是在FileSys.exe中實現的。但是FileSys.exe只作簡單判斷，如果發現打開的設備驅動程序而不是一個文件，那么就重新把主動權交還給設備管理器。8)設備管理器調用驅動程序中的XXX_Open()函數打開設備。在XXX_Open()中，驅動程序可能會對硬件進行一些額外的初始化工作，使硬件進入工作狀態。9)XXX_Open()函數把打開設備的結果返回給設備管理器。10)設備管理器把XXX_Open()返回的結果，再返回給應用程序的CreateFile()函數調用。通過7-10步，設備已被成功打開，至此就可以對設備進行讀寫和控制操作。11)應用程序使用第7步CreateFile()函數返回的句柄作為 ReadFile() / WriteFile()的***個參數，向設備發送讀請求。同樣ReadFile() / WriteFile()要經過FileSys.exe轉發給設備管理器。12)設備管理器調用驅動程序中的XXX_Read() / XXX_Write() 函數，讀取設備的數據信息或向設備寫信息。13)在流驅動程序中，XXX_Read() / XXX_Write() 函數可與硬件交互，從硬件中讀取必要的信息或向硬件寫必要的信息。然后返回給設備管理器，再返回給應用程序。
當應用程序不再使用該設備時，它可調用CloseHandle()將設備關閉。當系統不再使用設備時，應用程序可調用DeactivateDevice()函數把該驅動程序卸載。
AD驅動的實現
AD驅動程序以動態鏈接庫方式編寫，采用流接口驅動的標準形式。在ADC_ Init函數中,主要進行初始化。函數ADC_Open 只需要返回一個不為0的值來判斷打開設備成功。在函數 ADC_Write 中通過寫入要選擇的通道號和預分頻值，它控制通道的動作。函數 ADC_Read 中的代碼最為關鍵，它完成讀取模擬量向數字量的轉換結果，其部分主要代碼如下：
pADCIOreg->rADCCON = (1<<14)|(ADCPRS<<6)|(ch<<3); //建立通道號
pADCIOreg->rADCCON |= 0x1; // 開始轉換
while(pADCIOreg->rADCCON & 0x1); //檢測開始位是否為低電平
while(!(pADCIOreg->rADCCON & 0x8000)); //檢測轉換是否完畢標志位
return ( (double)(pADCIOreg->rADCDAT0 & 0x3ff) ); //返回轉換完的數值
其中 ch 表示采樣通道號, ADCPRS為預分頻值。其它函數均為空。
ADC驅動封裝及其在Windows CE.Net中的添加
通過以上的工作,編譯出一個 DLL 函數,接著建立一個自己的 def 文件,導出所需要的流接口函數。新建一個記事本文件,命名為 AdcDriver.Def :
LIBRARY AdcDriver
EXPORTS
ADC_Init
ADC_Open
ADC_Readwww.51kaifa.com
ADC_Write
ADC_Close
ADC_Deinit
然后編寫一個注冊表文件, 命名為AdcDriver.reg :
[HKEY_LOCAL_MACHINE\ Drivers\ BuiltIn\ ADC]
"Index" = dword :1
"Prefix" = "ADC"
"Dll" = "AdcDriver.dll"
"Order" = dword :0
***在 Platform Builder中新建一個 CEC 文件，首先添加一個BuildMethod ,它的任務是復制注冊表到 Windows CE.Net 的系統目錄下面。然后再添加一個 Bib File,其主要任務是把編譯的 AdcDriver.dll 文件添加到 Windows CE.Net 內核中去。保存寫好的CEC文件。在Platform Builder 中 , 打開“File”菜單,添加已經編寫好的 CEC 特征到系統選項中去。生成系統的時候, 添加 CEC 特性,這樣驅動就加入到操作系統里了。
總結
文中作者分析了 Windows CE.Net 的流接口驅動的工作原理順序,設計實現了Windows CE.Net下的AD驅動，并通過Platform builder將其編譯到操作系統。而本系統再配上 EVC 開發的圖形界面軟件，可以開發出各種使用的設備，如移動數據采集器等，在現代化檢測領域有很強的實用性。本文作者創新點：分析了Windows CE.Net下流驅動的執行順序以及上層文件API如何調用流驅動，并給出將編寫的驅動加入到操作系統的詳細步驟，該驅動設計簡單，應用程序可以靈活調用。
【編輯推薦】
