基于PCI Express總線的雷達數(shù)據記錄器驅動程序開發(fā)
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AddDevice是WDM驅動程序另一個入口函數(shù)，當DriverEntry初始化成功后，PnP管理器會調用AddDevice創(chuàng)建一個FDO，然后把總線驅動程序創(chuàng)建的PDO連接到FDO上，同時還會創(chuàng)建一個設備擴展對象。本文在設備擴展對象中保存了DMA緩存地址、設備寄存器地址和一些標志位。AddDevice還寄存了一個設備接口，以便應用程序打開設備。
接著，PnP管理器向驅動程序堆棧發(fā)送一個PnP啟動消息，它是一個主功能代碼為IRP_MN_START_DEVICE的IRP。驅動程序并不處理該IRP，只是將它傳遞給總線驅動程序處理并等待該IRP的處理結果，總線驅動程序將獲得的設備資源（中斷、DMA通道、內存和I/O資源等）保存在IRP中并通知驅動程序取出這些信息保存在設備擴展對象中。于是，驅動程序就可以根據這些信息對PEX8311進行操作了。
4.2 數(shù)據傳輸初始化
數(shù)據傳輸初始化是在DispatchIoControl派遣例程中實現(xiàn)的。功能驅動程序正常裝入后，應用程序就可以發(fā)出DeviceIoControl請求初始化數(shù)據傳輸。初始化包括接收用戶程序傳來的事件句柄、分配DMA緩存、設置中斷寄存器。
驅動程序采用事件方式與應用程序進行通信。應用程序中用CreateEvent創(chuàng)建事件hEvent，再調用DeviceIoControl函數(shù)將它傳給驅動程序，驅動程序響應該請求，從輸入緩沖區(qū)中取出這個事件句柄存在設備擴展對象中。當驅動程序將該事件設置為信號狀態(tài)時，應用程序就可以得到通知。
驅動程序通過函數(shù)AllocateCommonBuffer分配的一段非分頁、連續(xù)的DMA緩存，用于緩存從PEX8311傳來的雷達數(shù)據。為了使應用程序能夠直接訪問DMA緩存，本文通過函數(shù)MmMapLockedPages把這段內存映射到應用程序。每次DMA讀取512KB數(shù)據，本文分配了60段512KB的連續(xù)DMA緩存，驅動程序依次將每次讀取的數(shù)據存在這些連續(xù)的緩存中，而應用程序按相同的順序取出數(shù)據存在SCSI硬盤上。即使應用程序在下次LINT#中斷到來時還沒及時將緩存中數(shù)據寫到SCSI硬盤上，驅動程序也會啟動DMA將新數(shù)據存在下一段緩存中，不會丟失數(shù)據。
驅動程序設置PEX8311的中斷寄存器，允許LINT#中斷和PCI中斷。允許LINT#中斷可以使LINT#信號處于可用狀態(tài)，而允許PCI中斷可以將LINT#中斷和DMA中斷路由到計算機系統(tǒng)，操作系統(tǒng)就能調用中斷服務程序響應中斷。
4.3 數(shù)據傳輸模塊
數(shù)據傳輸模塊主要包括中斷服務例程（ISR）和DPC例程（DpcForIrq）。前者響應LINT#中斷和DMA中斷，后者啟動DMA傳輸并在數(shù)據傳完后通知應用程序讀取DMA緩存中的數(shù)據。因為ISR運行于較高的硬件中斷級別[5]（DISPATCH_LEVEL），它會阻塞所有的進程，而DpcForIrq運行在軟件中斷級別，不會阻塞所有進程，所以應該盡量減少ISR的運行時間，而在DpcForIrq中完成耗時的操作。本文在ISR中只判斷中斷類型，ISR的流程如圖3所示：
圖3 ISR流程圖
在調試中發(fā)現(xiàn)：當PEX8311的LINT#中斷信號有效時間超過8us時，會造成死機。但系統(tǒng)繁忙時，計算機會因為中斷有效時間太短而響應不了中斷。為解決這一問題，使LINT#的有效時間加長到32us，驅動程序在剛進入ISR時，先禁止PCI中斷，LINT#中斷便不能傳到計算機系統(tǒng)，也就不會造成死機，ISR也有足夠的時間讀中斷寄存器的值進行判斷。
數(shù)據傳輸初始化工作完成后，當有LINT#中斷時，系統(tǒng)調用ISR。ISR中先判斷是LINT#中斷，于是將標志m_LINT設置為true，接著調用IoRequestDpc ()將一個DPC對象放入DPC隊列中，最后，中斷服務程序退出。
然后，系統(tǒng)取出DPC對象，在DISPATCH_LEVEL的級別下執(zhí)行DpcForIrq。因為m_LINT為true，說明是FIFO存滿數(shù)據，DpcForIrq設置DMA參數(shù)并啟動DMA讀數(shù)據。然后DpcForIrq退出。當PEX8311完成DMA傳輸后會產生DMA中斷，中斷服務程序按相同的方式執(zhí)行，此時m_LINT被設置為false，說明是PEX8311完成DMA傳輸而產生的DMA中斷，驅動程序在DpcFor_Irq中用事件通知應用程序讀取DMA緩存中的數(shù)據寫到SCSI硬盤上。如果應用程序不退出，驅動程序會一直按上述方式循環(huán)運行。當應用程序退出時，驅動程序關閉中斷并釋放DMA緩存。
4.4 驅動程序調試
本文采用Microsoft隨DDK一起發(fā)布的調試工具WinDbg調試驅動程序。WinDbg是一種內核模式和用戶模式調試器，可以用來分析故障轉儲文件和執(zhí)行驅動程序代碼。調試需要兩臺計算機：目標機（雷達數(shù)據記錄器）和主機（運行Windbg的機器），它們用串口線連接，主機控制和監(jiān)視目標機上的活動。設置好主機和目標機后，通過WinDbg的命令窗口可以設置斷點、觀察調試輸出信息或分析目標機藍屏后產生的故障轉儲文件。
測試時：外部中斷頻率可以提高到200Hz以上，每次中斷讀取512KB數(shù)據。通過分析，測試數(shù)據完全正確。經反復測試，記錄器穩(wěn)定記錄速度可達100MB/S以上。
由于只采用了兩個SCSI硬盤以及系統(tǒng)運行效率的限制，數(shù)據記錄速度沒有達到PEX8311的理論傳輸速度。若增加SCSI硬盤數(shù)量和升級硬件，記錄速度還有很大提升空間。
5 總結
本文詳細的介紹了基于PCI Express總線的雷達數(shù)據記錄器驅動程序的開發(fā)。本文創(chuàng)新點為：針對雷達數(shù)據記錄器和PEX8311的特點設計了高效的驅動程序，它具有易操作、移植性強的優(yōu)點。該驅動程序已成功地應用于某雷達原始數(shù)據記錄器中。 合成孔徑雷達相關文章:合成孔徑雷達原理
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