PCI设备两种底层访问方法的实现及比较分析

介绍了在VB开发环境下，对PCI设备进行底层访问的两种方法：一种是通过用用户自己编写的动态连接库（DLL）实现，二是利用WINDRIVER提供的VB运行库编写直接访问硬件接口函数，并对两种方法行了比较。

VB集成化编程语言一种功能强大而容易上手的开发工具，在用户界面、数据库、多媒体、网络编程等方面，VB可谓得心应手。然而VB有限的硬件编程能力以又使得许多硬件开发者对此深感无奈。尤其在工业控制，测控技术等领域，自行设计开发的I／O卡，数据采集卡等在WIN32下的驱动常常需要借助DDK，VtooIsD等工具进行艰苦而又长期的内核模式开发。本文介绍了在VB开发环境下访问PCI设备的方法。对于其他设备，方法与此大同小异。

在VB开发环境下，用户要访问诸如数据采集卡之类硬件上的PCI设备，一般来说有两种途径：一是直接访问，即用VB直接编写访问PCI设备的接口函数（这种方法要有相关软件的支持）；二是间接访问，即VB调用其它编程语言（如汇编，C／C＋＋等）写的底层驱动模块（一般封装成动态连接库DLL的形式）实现。

1 PCI总线的配置空间

PCI规范定义了三种地址空间，除了存储器和I／O地址空间外，为支持PCI设备系统资源的自动配置，还定义了配置地址空羊。

PCI总线的配置空间由256个字节组成，分为预定首区和设备关联区。预定首区包括开始64个字节，对所有的PCI设备来说，都必须支持该区的设置；设备关联区的寄存器有不同的的PCI设备厂家自己定义。

配置空间的预定的首区分两个部分，前16个字节的定义对各类PCI设备而言都是相同的，后48个字节空间根据设备支持的功能有不同的分配。首区类型定义了该空间的分配情况（目前只有一种类型00H）。表1是首区的组织结构。

所有的PCI设备必须支持首区的供应商ID、设备ID、指令和状态区。对于其他寄存器的使用可根据设备的楞能来选择。对于不同的PCI设备，其供应商ID由PCI

SIG分配以确保唯一性，而设备ID则由供应商自己分配。

2 PCI设备的配置过程

PCI总线的配置空间规范保证了所有PCI设备对“即插即用”的支持。

系统在上电后，“即插即用”BIOS通过隔离算法读取每一个“即插即用”设备的资源申请数据，并分配相应的系统资源，同时检查资源的冲突情况，然后引导、加载操作系统，并将控制权交给操作系统；如果加载的是“即插即用”操作系统（WINDOWS

95及以后版本），那么操作系统将接管系统的资源管理权，它首先从BIOS读取“即插即用”设备的资源配置信息，并仲载资源冲突情况，然后配置BIOS尚未配置的“即插即用”设备，将设备的配置信息写入配置管理器，最后激活无资源冲突的“即插即用”设备，装载相应的设备驱动程序。

对于PCI设备来说，系统完成引导之后，除了将资源的分配写入系统的配置管理器外，还写入了相应的PCI配置寄存器。程序可以通过直接读取设备的配置寄存器来得到设备的I／O，存储器等资源配置情况。

3 VB下PCI设备的访问

驱动程序访问PCI设备的过程一般包括扫描PCI总线，相找指定的PCI设备，确定I／O等资源分配情况，进行I／O、存储器、中断以及DMA等操作。VB本身并不能实现上述对PCI设备的访问过程，下面介绍在VB下通过其他途径实现对PCI设备的访问。

3．1 VB直接访问

WINDRIVER为VB只提供了非常有限的I／O访问能务（如串口通信），在VB下直接访问PCI设备时需要借助其它软件。目前WINDRIVER是KEFTech公司主推产品，是许多PCI厂家所推荐的首选驱动器程序开发工具。

WINDRIVER为VB 4.0以上版本提供了一个类模块（WINDRIVER.CLS），利用这个类模块，用户可以手工编写自己需的接口函数来访问相应的设备。下面以具体例子来说明WINDRIVER.CLS的使用方法。

3.1.1 扫描PCI总线得到指设备的数目

利用WINDRIVER.CLS提供的应用程序接口函数（APIs），编写一个扫描PCI总线，获得指定PCI设备数目的函数下：

Function GetCardsNum （dwVendorID As）

Long， dwDeviceID As Long） As Integer

Dim pciScan As WD_PCI_SCAN_CARDS

Dim hWD As Long

HWD = WD_Open（）

If Hwd =INVALID_HANDLE_VALUE Then

MsgBox “设备打开出错”

Exit Function

End If

PciScan.searchId.dwVendorId =

DwVendorID

pciScan .searchId.dwDeviceID =

dwDeviceID

WD_PciScanCards hWD， pciScan

WD_Close （hWD）

GetCardsNum = pciScan.dwCards

End Function

该函数可以通过输入参数：PCI设备的供应商ID和设备ID得到所需的PCI设备数目。如查找AMCC公司的PCI适配芯片S5933，则输入参数为：&H10E8和&H4750。

下面例子用于读写S5933的PCI配置寄存器。在工程的全局模块中需要先定义下列数据结构，同时设备必须处于打开状态。

Type AMCC＿INNTERRUPT

Int As WD_INTERRUPT

HThread As Long

Trans（O To 1）As WD_Transfer

End Type

Type AMCC_ADDR_DESC

dwLocalBase As Long

dwMask As Long

dwBytes As Long

dsAddr As Long

dwAddrDirect As Long

flsMemory As Boolean

End Type

Type AMCC_STRUCT

HWD As Long

CardLock As WD_CARD

PciSlot As WD_PCI_SLOT

CardReg As WD_CARD_REGISTER

AddrDesc（0 To AD_PCI_BARS－1）As

AMCC_ADDR_DESC

fUseInt As Boolean

int As AMCC_INTERRUPT

End Type

3.1.2 读写PCI配置寄存器

完成以上数据结构的定义后，用下面的函数可写S5933的PCI配置寄存器内容。

Function AMCC_ReadPCIReg （hAmcc As

AMCC_SETRUCT， dwReg As Long）

Dim pciCnf As WD_PCI_CONFIG_DUMP

Dim dwVal As PVOID

pciCnf.pciSlot = hAmcc.pciSlot

pciCnf.pBuffer = dwVal

pciCnf.dwOffer = dwReg

pciCnf.dwBytes = 4

pciCnf.flsRead = True

WD_PciConfigDump hAmcc.hWD， pciCnf

AMCC_ReadPCIReg = dwVal

End Function `读函数

Sub AMCC_WritePCIReg （hAmcc As

AMCC_STRUCT， dwReg As Long， dwData As PVOID）

Dim pciCnf As WD_PCI_CONFIG_DUMP

pciCnf.pciSlot = hAmcc.pciSlot

pciCnf.pBuffer = dwVal

pciCnf.dwOffer = dwReg

pciCnf.dwBytes = 4

pciCnf.flsRead = False

WD_PciConfigDump hAmcc.hWD， pciCnf

End Sub `写过程

参数说明：

hAMCC 设备打开后系统分配的句柄

dwReg 读写的PCI配置寄存器

dwVal 读出的寄存器数据

dwData 写入寄存器的数据

以上例子仅仅是抛砖引玉。WINDRAR.CLS类模块提供了功能极为强大的底层驱动的API函数，用户通过编写相应的驱动模块可以方便地实现对各类硬件的I／O、存储器映射、中断以及DMA等操作，同时可以实现WIN32下物理内存空间的申请、读写等处理。另外对于实时性要求较高的设备，WINDRIVER提供的“内插”（Plug-In）特性可以让程序的相关模块运行于Ring 0内核模式（Kernel mode），以提高性能。

开发完成的底层驱动模块既可直接为VB的应用程序调用，也可以在VB下封装成DLLs供其它的WIN32开发工具调用。

3．2 自定义DLL访问

DLL使VB的功能得到极大的增强，使得VB的应用范围不断扩大，使用更加灵活。VB通过调用自定义DLL可以实现对硬件的底层访问。下面用例了说明VB对DLL的调用及DLL的编写过程。

3．2．1 DLL的功能和编写

本例中的DLL通过扫描PCI总线，得到总线上S5933接口芯片的数目，打开指定设备，向S5933的输入邮箱子中写入命令字，然后从输出邮箱1中读取返回数据，最后关闭设备。

extern “C” _declspec （dllexport）

int _stdcall GetCardsNum（）

{

AFX_MANAGE_STATE （AfxGetStaticModuleState（））;

int cards;

cards=AMCC_CountCards （0x10e8，0x4750）;

return cards;

} //此函数得到S5933的数目；

extern “C” declspec （dllexport）

DWORD_stdcall Send-

Command（int CardNum， DWORD dwCmd）

{

AFX_MANAGE_STATE （AfxGetStaticModuleState（））;

DWORD data;

If （AMCC_Open （&Hamcc， 0x10e8，0x4750，

Card-

Num， 0）） //打开指定设备

{

AMCC_WriteRegDWord（hAMCC， OMB1_ADDR）;

dwCmd）; //写入命令字

do{

data=AMCC_ReadRegDWord（hAMCC，MBFF_ADDR）;

}while（（data&0x000f0000）==0x00000000）;

//等待输入邮箱1满

data=AMCC_ReadRegDWord（hAMCC，IMB 1_ADDR）;

//读取返回数据

if（Hamcc） AMCC_Close（Hamcc）

//关闭设备

return data;

else

{AfxMessageBox（“打开设备失败！”）；

return 0;}

程序中用到的函数包含在WINDRIVER的API函数库中，在VC＋＋下编译时加上头文件：

#include “amcclib.h”

#include “amcclib.c”

同时在DEF文件中列出DLL的导出函数名，生成的DLL即可为VB即可为VB所调用。读者也可用其它工具编写驱动模块，最后封装成DLL即可。

2.2.2 VB调用DLL

VB调用动态连接库（DLL）时，首先声明DLL，然后即可像调用VB的语句或函数一样使用DLL中的例程。下面介绍VB调用上例生成的DLL（假设文件名为Test.dll）。

声明

Public Declare Function GetCardsNum Lib

“Test.dll”（）

As Integer

Public Declare Function SendCommand Lib

“Test.dll”

（ByVal dwCmd as Long） As Long

在声明时需要注意：DLL的路径；参数传递的方式；参数的类型。

另外，VB遵从_stdcall的参数传递约定，而VC＋＋默认_cdecl的传递约定，因此在DLL中的导出声明需采用_stdcall的装饰符。

调用

一旦声明后，在VB的应用程序中就可调用DLL中的例程。如：

Private Sub Form_Load（）

Dim CardsNum As Integer

CardsNum = GetCardsNum（）

MsgBox“系统中有”+ Str（CardsNum）+“块S5933插卡！”

End Sub

WINDRIVER包括了诸如AMCC、Altera、PLX、Galileo、V3、PLDA等公司PCI芯片的专用C／C＋＋的

API函数库，其中包含了I／O读写，内存映射，中断处理以及DMA等底层驱动的函数，可以非常方便地用VC＋＋，BC＋＋以及C＋＋Builder等工具编译成DLLs供VB调用。

本文提供了两种在VB的开发环境下访问PCI设备的方法。第一种方法需要有WINDRIVER的VB运用库支持，可以在VB环境下直接编写所需的接口函数，但对WINDRAR。CLS类模翰中定义的内核数据结构要有较深的了解；第二种方法具有一定的灵活性、普遍性，编写的DLL的工具较多，DLL除了可用于VB外，还可用于其他的WIN32开发工具，有较强的适应性。

以上方法在北京航空航天大学测控技术研究所研制的PHD2000高速并行数据采集系统中得到实际应用，取得了良好的效果。

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