2022年VxWorks下数据采集卡驱动程序开发 .pdf

VxWorks下数据采集卡驱动程序开发作者：杨扬，杨智慧，李序，李正熙时间： 2008-06-16 来源 :现代电子技术1 引 言随着嵌入式技术的发展，数据采集广泛应用于现场设备中。本文根据实际项目需求，开发了数据采集卡在VxWorks操作系统下的驱动程序，以方便应用程序开发。本文采用的数据采集卡为盛博协同公司基于PC104 总线的 ADT700采集卡，他通过总线与PC104嵌入式系统构成一个高性能的数据采集与控制系统。 ADT700具有如下特点：模拟输入 16 单端 8 差分输入； 12 位分辨率； 100 kHz最大 AD 采样率；0+10 V，-5 +5 V ，-10 +10 V双极性或单极性输入量程；1 ，2 ，4 ，8 倍可编程增益； DMA 实现数据的高速传输。模拟输出 4 通道输出； -5 +5 V ，-10 +10 V，05 V ，010 V 量程可选；通道单独置数或4 通道同时置数。数字量 IO 可编程外围接口， 24 通道 TTLCMOS 兼容；IO 接口上拉或下拉限流电阻。定时计数器 6 个 16 位、10 MHz(最大)定时计2 VxWorks及其字符设备驱动VxWorks是一个基于抢占式的实时操作系统，他以其高度的可靠性、 优秀的实时性、灵活的可裁性广泛应用到许多行业中。在VxWorks中，IO 系统提供了与设备无关的用户接口，应用程序可以通过标准的接口函数如：create()，remove()，open()，close()，read() ，write()，ioctl()等来访问设备驱动程序，而不用关心驱动程序是如何实现的。 ADT700属于字符型设备，他的驱动程序需要支持以上接口函数。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 下面以字符设备中open()操作为例，说明字符设备驱动程序结构。如图 1 所示，当应用程序调用fd=open(xx0 ，ORDONLY ，0) 时， IO 系统根据文件名 xx0 在设备列表中查找设备( 设备是以文件形式存在的，文件名即设备名)( 如所示 ) ；查找到相应设备后根据驱动号定位到驱动表中(如所示 )；IO 系统在文件描述表中预留一个表项fd=3(如所示 )；然后 IO 系统调用驱动程序中的xxoOpen()函数，返回需要保留的值，即设备描述指针(如所示 ) ；IO 系统将驱动号和驱动返回值填到文件描述符表中(如所示 ) ；最后， IO 系统返回新 opeh()的文件在文件描述符表中的索引，应用程序得到文件描述符fd=3(如所示 )。用户可以通过操作文件来访问IO 设备。3 驱动实现3.1 功能分类ADT700具有 AD，DA 转换，数字 IO，定时计数等功能，对其进行分析，可分为 3 类：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - (1)A D 转换为只读，而DA 转换为只写；(2) 数字 IO 既可读又可写；(3) 定时计数器基本无需读写，只设置即可。根据以上功能，得出需要实现3 个驱动，分别为：(1)adtDrv驱动， 用于读入 AD 转换后的数据， 写出 DA 转换的数据， 设备描述符为 adt ；(2)ppiDrv驱动，用于读入或写出数字IO 的数字，设备描述符为ppi ；(3)pitDrv驱动，用于设置定时计数器，设备描述符为pit 。3.2 基本流程(1) 安装驱动IO 系统的功能是将用户的IO 请求转换成对相应驱动程序具体操作函数的调用，他通过维护一个包括所有驱动程序操作函数的地址表来实现的。通过调用ios-DrvInstall()可以动态安装驱动程序，该函数的参数就是7 种基本 IO 操作函数指针。iosDrvInstall()函数将这些地址写入驱动表中的一块空闲存储区中，并返回这块存储区的编号， 编号即驱动程序号， 可被与驱动程序相关联的设备使用。iosDrvInstall()的原型是：int iosDrvtnstall(FUNCPTR pCreate，FUNCPTRpDelete， FUNCPTR pOpen ， FUNCPTR pClose，FUNCPTR pRead，FUNCPTR pWrite，FUNCPTR pI-octl)；当调用 iosDrvInstall()注册 IO 函数成功后，在shell 下用 iosDrvShow命令可以观察驱动表中ADT700的驱动入口。(2) 创建设备名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 创建设备过程即是调用设备创建函数iosDevAdd()将此设备加入到IO 系统的设备列表中。 iosDevAdd()的原型为：STATUS iosDevAdd(DEV_HDR*pDevHdr，char*name，int drvnum)；其中： DEV_HDR是一个指向该设备的描述符指针；而DEV_HDR结构中的第一项则指向下一个设备的描述符指针。设备创建成功后， 在 shell 下用 devs 命令可以观察设备列表中ADT700的设备描述符。以 ADT700中 adtDrv驱动为例，以上两步的完成过程如图2 所示。(3) 实现 I O 函数安装驱动和创建设备完成后，就需要实现IO 函数，即填充驱动表中的函数了。对于字符型设备而言，打开设备操作与创建设备操作通常使用相同的函数，底层驱动中都用 xxOpen()完成；而设备驱动一旦安装，就无需删除，remove()无效，因此在底层驱动中 xxRemove()为空。下面给出了ppiDrv驱动中 ppiRead()的实现模板。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 完成以上 3 步，就基本实现了驱动程序，此时， 在应用程序中可以用标准接口函数进行操作了。以打开ADT700中定时计数器 ( 驱动为 pitDrv)为例。此时，在 shell 用 iosFdShow命令可以观察到新创建的文件描述符 pit timer。4 结 语本文以数据采集卡驱动程序为例，详细介绍了Vx-Works操作系统下字符设备驱动程序的开发过程。 本驱动程序封装了ADT700几乎所有功能， 支持标准的IO 系统接口函数。用户可将ADT700当作文件，只需定义文件名建立文件描述符，而无需关心底层实现，即可完成对他的操作，从而缩短了应用程序开发时间，提高了效率。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -