摘? 要: 介紹了在VB開發環境下，對PCI設備進行底層訪問的兩種方法:一是通過調用用戶自己編寫的動態連接庫(DLL)實現，二是利用WINDRIVER提供的VB運行庫編寫直接訪問硬件的接口函數，并對兩種方法進行了比較。
關鍵詞: WINDRIVER? PCI 動態連接庫 應用程序接口
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VB集成化編程語言是一種功能強大而又容易上手的開發工具。在用戶界面、數據庫、多媒體、網絡編程等方面，VB可謂得心應手。然而VB有限的硬件編程能力又使得許多硬件開發者對此深感無奈。尤其在工業控制，測控技術等領域，自行設計開發的I/O卡，數據采集卡等在WIN32下的驅動常常需要借助DDK， VtoolsD等工具進行艱苦而又長期的內核模式開發。本文介紹了在VB開發環境下訪問PCI設備的方法。對于其他設備，方法與此大同小異。
在VB開發環境下，用戶要訪問諸如數據采集卡之類硬件上的PCI設備，一般來說有兩種途徑:一是直接訪問，即用VB直接編寫訪問PCI設備的接口函數(這種方法需要有相關軟件的支持);二是間接訪問，即VB調用其它編程語言(如匯編，C/C++等)寫的底層驅動模塊(一般封裝成動態連接庫DLL的形式)實現。
1 PCI總線的配置空間
PCI規范定義了三種地址空間，除了存儲器和I/O地址空間外，為支持PCI設備系統資源的自動配置，還定義了配置地址空間。
PCI總線的配置空間由256個字節組成，分為預定首區和設備關聯區。預定首區包括開始64個字節，對所有的PCI設備來說，都必須支持該區的設置;設備關聯區的寄存器有不同的PCI設備廠家自己定義。
配置空間的預定首區分兩個部分，前16個字節的定義對各類PCI設備而言都是相同的，后48個字節空間根據設備支持的功能有不同的分配。首區類型定義了該空間的分配情況(目前只有一種類型00H)。表1是首區的組織結構。
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所有的PCI設備必須支持首區中的供應商ID、設備ID、指令和狀態區。對于其他寄存器的使用可根據設備的功能來選擇。對于不同的PCI設備，其供應商ID由PCI SIG分配以確保唯一性，而設備ID則由供應商自己分配。
2 PCI設備的配置過程
PCI總線的配置空間規范保證了所有PCI設備對“即插即用”的支持。
系統在上電后，“即插即用”BIOS通過隔離算法讀取每一個“即插即用”設備的資源申請數據，并分配相應的系統資源，同時檢查資源的沖突情況，然后引導、加載操作系統，并將控制權交給操作系統;如果加載的是“即插即用”操作系統(WINDOWS 95及以后版本)，那么操作系統將接管系統的資源管理權，它首先從BIOS讀取“即插即用”設備的資源配置信息，并仲裁資源沖突情況，然后配置BIOS尚未配置的“即插即用”設備，將設備的配置信息寫入配置管理器，最后激活無資源沖突的“即插即用”設備，裝載相應的設備驅動程序。???
對于PCI設備來說，系統完成引導之后，除了將資源的分配寫入系統的配置管理器外，還寫入了相應的PCI配置寄存器。程序可以通過直接讀取設備的配置寄存器來得到設備的I/O，存儲器等資源配置情況。
3 VB下PCI設備的訪問
驅動程序訪問PCI設備的過程一般包括掃描PCI總線，查找指定的PCI設備，確定I/O等資源分配情況，進行I/O、存儲器、中斷以及DMA等操作。VB本身并不能實現上述對PCI設備的訪問過程，下面介紹在VB下通過其他途徑實現對PCI設備的訪問。
3.1 VB直接訪問
由于VB只提供了非常有限的I/O訪問能力(如串口通信)，在VB下直接訪問PCI設備時需要借助其它軟件。目前WINDRIVER提供這方面的支持。WINDRIVER是KRFTech公司主推產品，是許多PCI廠家所推薦的首選驅動程序開發工具。??
WINDRIVER為VB 4.0以上版本提供了一個類模塊(WINDRAR.CLS)，利用這個類模塊，用戶可以手工編寫自己所需的接口函數來訪問相應的設備。下面以具體例子來說明WINDRAR.CLS的使用方法。
3.1.1 掃描PCI總線得到指定設備的數目
利用WINDRAR.CLS提供的應用程序接口函數(APIs)，編寫一個掃描PCI總線，獲得指定PCI設備數目的函數如下:
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 ″設備打開出錯!″
?????? Exit Function
End If
pciScan.searchId.dwVendorID =
?????? dwVendorID
?????? pciScan.searchId.dwDeviceID =
?????? dwDeviceID
WD_PciScanCards hWD， pciScan
WD_Close (hWD)
GetCardsNum = pciScan.dwCards
End Function???????????????
該函數可以通過輸入參數:PCI設備的供應商ID和設備ID得到所需的PCI設備數目。如查找AMCC公司的PCI適配芯片S5933，則輸入參數為:&H10E8和&H4750。
下面例子用于讀寫S5933的PCI配置寄存器。在工程的全局模塊中需要先定義下列數據結構，同時設備必須處于打開狀態。
Type??AMCC_INTERRUPT
?????? Int As WD_INTERRUPT????
?????? hThread As Long
?????? Trans(0 To 1) As WD_Transfer
End Type
Type AMCC_ADDR_DESC
? dwLocalBase As Long
? dwMask As Long
? dwBytes As Long
? dwAddr As Long
? dwAddrDirect As Long
? fIsMemory 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 讀寫PCI配置寄存器
完成以上數據結構的定義后，用下面的函數可讀寫S5933的PCI配置寄存器內容。
Function AMCC_ReadPCIReg( hAmcc As
AMCC_STRUCT， dwReg As Long)
Dim pciCnf As WD_PCI_CONFIG_DUMP?
Dim dwVal As PVOID?
pciCnf.pciSlot = hAmcc.pciSlot?
pciCnf.pBuffer = dwVal?
pciCnf.dwOffset = dwReg?
pciCnf.dwBytes = 4?
pciCnf.fIsRead = True?
WD_PciConfigDump hAmcc.hWD， pciCnf?
AMCC_ReadPCIReg = dwVal?
End Function? ?? ‘讀函數?
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 = dwData?
????????????? pciCnf.dwOffset = dwReg?
????????????? pciCnf.dwBytes = 4?
????????????? pciCnf.fIsRead = False?
????????????? WD_PciConfigDump hAmcc.hWD， pciCnf?
End Sub???????? ‘寫過程
· 參數說明:
hAMCC????? 設備打開后系統分配的句柄
dwReg????? 讀寫的PCI配置寄存器
????dwVal????? 讀出的寄存器數據??????
dwData?? 寫入寄存器的數據
以上例子僅僅是拋磚引玉。WINDRAR.CLS類模塊提供了功能極為強大的底層驅動的API函數，用戶通過編寫相應的驅動模塊可以方便地實現對各類硬件的I/O、存儲器映射、中斷以及DMA等操作，同時可以實現WIN32下物理內存空間的申請、讀寫等處理。另外對于實時性要求較高的設備，WINDRIVER提供的“內插”(Plug-In)特性可以讓程序的相關模塊運行于Ring 0內核模式(Kernel mode)，以提高性能。
開發完成的底層驅動模塊既可直接為VB的應用程序調用，也可以在VB下封裝成DLLs供其它的WIN32開發工具調用。
3.2 自定義DLL訪問
DLL使VB的功能得到極大的增強，使得VB的應用范圍不斷擴大，使用更加靈活。VB通過調用自定義DLL可以實現對硬件的底層訪問。下面用例子說明VB對DLL的調用及DLL的編寫過程。
3.2.1 DLL的功能和編寫
本例中的DLL通過掃描PCI總線，得到總線上S5933接口芯片的數目，打開指定設備，向S5933的輸入郵箱1中寫入命令字，然后從輸出郵箱1中讀取返回數據，最后關閉設備。
extern “C” _declspec(dllexport) int _stdcall GetCardsNum()
{
AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState());
?????? int cards;
?????? cards=AMCC_CountCards(0x10e8，0x4750);
?????? return cards;
}?????????????????? // 此函數得到S5933的數目;
extern “C” _declspec(dllexport) DWORD_stdcall SendCommand(int CardNum，DWORD dwCmd)
{
AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState());
DWORD data;?????????????
If(AMCC_Open(&hAMCC，0x10e8，0x4750，?? CardNum，0))??? // 打開指定設備
{?
AMCC_WriteRegDWord(hAMCC，OMB1_ADDR，
dwCmd);??????? // 寫入命令字
?????? do{
?????? data=AMCC_ReadRegDWord(hAMCC，MBEF_ADDR);
}while((data&0x000f0000)==0x00000000)；????
?????????????????????????????????? // 等待輸入郵箱1滿
data=AMCC_ReadRegDWord(hAMCC，IMB1_ADDR);???
?????????????????????????????????? // 讀取返回數據
?????? if(hAMCC)???? AMCC_Close(hAMCC);
??????????????????????????? // 關閉設備
?????? return data;
else
{ AfxMessageBox(“打開設備失敗?選”);
?????? ? return 0;}
程序中用到的函數包含在WINDRIVER的API函數庫中，在VC++下編譯時加上頭文件:
#include “amcclib.h”
#include “amcclib.c”
同時在DEF文件中列出DLL的導出函數名，生成的DLL即可為VB所調用。讀者也可用其它工具編寫驅動模塊，最后封裝成DLL即可。
3.2.2 VB調用DLL
VB調用動態連接庫(DLL)時，首先聲明DLL，然后即可像調用VB的語句或函數一樣使用DLL中的例程。下面介紹VB調用上例生成的DLL(假設文件名為Test.dll)。
· 聲明
Public Declare Function GetCardsNum Lib “Test.dll” () As Integer
Public Declare Function SendCommand Lib “Test.dll” (ByVal dwCmd as Long) As Long
在聲明時需要注意:DLL的路徑;參數傳遞的方式;參數的類型。
另外，VB遵從 _stdcall的參數傳遞約定，而VC++默認_cdecl的傳遞約定，因此在DLL中的導出聲明需采用_stdcall的修飾符。
· 調用
一旦聲明后，在VB的應用程序中就可調用DLL中的例程。如:
Private Sub Form_Load()
Dim CardsNum As Integer?
CardsNum = GetCardsNum()?
?????? MsgBox “系統中有”+ Str(CardsNum)+“塊S5933插卡!”?
End Sub?
WINDRIVER包括了諸如AMCC、Altera、PLX、Galileo、V3、PLDA等公司PCI芯片的專用C/C++的API函數庫，其中包含了I/O讀寫，內存映射，中斷處理以及DMA等底層驅動的函數，可以非常方便地用VC++，BC++以及C++ Builder等工具編譯成DLLs供VB調用。?
本文提供了兩種在VB的開發環境下訪問PCI設備的方法。第一種方法需要有WINDRIVER的VB運行庫支持，可以在VB環境下直接編寫所需的接口函數，但對WINDRAR.CLS類模塊中定義的內核數據結構要有較深的了解;第二種方法具有一定的靈活性、普遍性，編寫DLL的工具較多，DLL除了可用于VB外，還可用于其他的WIN32開發工具，有較強的適應性。
以上方法在北京航空航天大學測控技術研究所研制的PHD2000高速并行數據采集系統中得到實際應用，取得了良好的效果。
參考文獻
1 WinDriver V4 Developer＇s Guide.KRFTech 1997～1999
2 S5933 PCI Matchmaker Controller Data Book. Applied?Micro Circuits Corporation，1996
3 余永進譯.“即插即用”技術大全.北京:電子工業出版社