PCI卡的WDM驱动开发笔记的详细知识介绍

八、九 月份的时候为一块PCI卡驱动程序增加了bus master DMA和中断服务功能，到现在有一段时间没弄，一些细节有些记不大起来了，赶紧把一些要点记录一下，以免日子久了都忘记了。
硬件是一块PCI数据采集卡，50MHz,8bit的采集速率，板上使用FPGA(Cyclone II)先对数据进行压缩等处理，然后给上位机。PCI总线用的是PLX公司的PCI9054芯片。原来的驱动不支持DMA，也不支持中断，上位机程序只能不断轮询某个标志位，如果有数据再读龋这作为一块高速的数据采集卡，实在是有点说不过去（原驱动还是出自国内某一流高校之手笔，汗）。
驱动程序这东西感觉这一点那一点，知识点比较杂，也不知道怎么理出个条理，反正就想到什么记什么了。开发环境：VC++6.0, Win XP DDK, DriverStudio 3.1.0。

1。PCI9054芯片其实就是一个“桥”，一边是PCI总线，另一边是本地总线（local bus）。9054的作用就是把PCI的地址翻译到本地总线的地址。9054有M,C,J三种模式，我的理解就是本地总线的不同，一般用的是C模式。

2。PCI的4个空间要映射到哪个物理地址，是由宿主机器的操作系统或bios动态配置的。宿主系统怎么知道空间的大小呢？方法是系统启动时向PCI配置空间的基地址(PCI base addresss)寄存器写一个全1的32位数，然后立刻读回来，比如说读到0xFFFF0000，后16位是0，说明这个空间有64K。就是说前16位是可写的，被写入1，而后16位是不可写的，值永远是0。然后系统就分配一个基地址，把这个地址写入前16位中，于是基地址寄存器中就保存了分配到的物理基地址。反过来说，如果一个设备要求分配64K内存，那么它就应该实现一个基地址寄存器，其高16位是可读写的，后16位是只读并且为0的（其实最后4位是选项位，可能不为0）。对于中断号的分配也简单，系统把分配的中断号写入到PCI配置空间的Interrup Line寄存器中就ok了，意思就是把PCI卡的中断请求线连接(route)到了中断管理器的几号中断脚上。

3。PCI空间配置好以后，软件通过访问配置空间的基地址寄存器，可以得知空间被映射到了哪个地址。但最先怎么访问配置空间呢？对于PC架构的机器来说，是通过PCI桥来访问的。PCI桥作为PCI总线的管理芯片，可以区别访问不同的PCI插槽。PCI桥的寄存器被固定映射到IO空间的0XCF8，0XCFC，通过操作这两个寄存器，可以访问到各个总线号、设备号、功能号的寄存器了。但开发WDM驱动的时候，这些都不需要我们自己做了，一般我们只要提供Vendor ID和Devcie ID，就可以得到基地址指针了。

4。对于驱动程序，要完成一个事务一般得分成几步，在不同的函数里完成，并且同一个函数里还得根据状态完成不同事务的某个部分。所以采用状态机是个比较适合的选择。例如对于中断的响应，在Isr_irq()里主要是查明中断原因、清除中断源，然后排队一个DpcFor_Irq，尽快返回。因为Isr_irq()是中断级高的环境，运行期间其他中断会被屏蔽，从而降低系统性能。而余下的费时工作，如读数据等操作，则由DpcFor_Irq()来完成。DpcFor_Irq()中断级低，这样在DpcFor_Irq()运行期间Isr_irq()又可以响应其他中断了。

5。DMA传输涉及的步骤比较多，大概的流程是：
a）SerialRead()收到一个读的IRP，初始化一个KDmaTransfer对象；
b） KDmaTransfer会调用回调函数OnDmaReady()，在OnDmaReady()里设置硬件寄存器，开始DMA；
c）硬件DMA完成，触发中断，经Isr_Irq()，到DpcFor_Irq()，在DpcFor_Irq()里调用KDmaTransfer的Continue()函数。这是因为一个IRP请求的数据量可能一次DMA无法完成，需要分成多次。
d）KDmaTransfer再调用一次OnDmaReady()，OnDmaReady()判断BytesRemaining，看是否需要再启动一次硬件DMA。如果不需要，则调用KDmaTransfer的Terminate()，结束这个Transfer。然后调用PnpNextIrp()，完成这个IRP。
对于我们的卡，情况比较特殊，在应用程序发出IRP后，还必须等采集卡发出数据就绪中断后，才可以开始DMA。因此我在OnDmaReady()里并不立刻启动硬件DMA，而是在数据就绪中断的DpcFor_Irq()里，先判断是否有Read的IRP在等待处理，再启动硬件DMA。

6。PCI总线时序的简单描述：
PCI传送以burst为单位，FRAME#信号指示burst的开始和结束。FRAME#信号使能后的第一个时钟周期是命令周期，以后是数据周期。FRAME#拉高后一个周期传送结束。
PCI master在拉低FRAME#后的第一个时钟上升沿（即命令周期）在AD[31:0}给出地址，在C/BE[3:0]给出命令。命令有I/O r/w, Memory r/w, Configuration r/w等
PCI master第二个上升沿在AD[31:0}给出数据，在C/BE[3:0]给出字节使能。
PCI master拉高FRAME#后的一个上升沿给出最后一个数据和字节使能，一个frame到此结束。
IRDY#和TRDY#用于master(initiator)和slave(target)之间指示是否就绪，如果有一方未就绪，数据周期中间会插入等待周期。

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