基于WinCE6．0的 LPC3250串口驅動程序開發(fā)

引 言
    Windows CE是一個開放的、可升級、可裁減的32位實時嵌入式操作系統(tǒng)，具有可靠性好、實時性高、內核體積小的特點，廣泛應用于工業(yè)控制、信息家電、移動通信、汽車電子、個人電子消費品等領域。最新版本Windows Em-bedded CE 6．0于2006年11月發(fā)布，其特點有：最大進程數量到32K，且每個進程有最大2 GB的虛擬內存空間；將關鍵的驅動程序、文件系統(tǒng)和圖形界面管理器移到了內核中，大大減少了CPU在內核態(tài)和用戶態(tài)間切換造成的性能損失等。 LPC3250是NXP半導體公司(由Philips公司成立)推出的帶有矢量浮點協(xié)處理器的ARM926EJ-SCPU內核的微控制器。它具有豐富的外圍接口，包括7個UART，其中4個是標準UART，另外3個是高速UART，都帶有64字節(jié)的接收和發(fā)送FIFO，最高可支持的速率達921 600 b／s。為了實現(xiàn)低功耗，LPC3250采用NXP半導體先進的開發(fā)技術來優(yōu)化內在功率，并使用增強型的軟件控制結構使基于功率管理的應用得到優(yōu)化。在同時要求高性能和低功耗的嵌入式應用中，運行Win-dows CE的LPC3250平臺將會有很好的市場前景，對于最常用到的串口的驅動開發(fā)顯得尤為重要。

1 WindOWS CE的串口驅動模型
    基于Windows CE有兩種驅動程序模型：本機設備驅動程序和流接口驅動程序。串口驅動就屬于分層的流接口驅動程序。分層驅動程序將設備的驅動程序分為兩層：平臺相關驅動 PDD(Platform Dependence Driver)層和模型設備驅動MDD(Model Device Driver)層。PDD層由特定于給定硬件設備或平臺的代碼組成，很多時候用戶需要根據具體平臺修改；MDD層包含平臺無關的代碼，它通過實現(xiàn)一些操作系統(tǒng)預先定義的接口來實現(xiàn)某一類設備的通用功能，通常由微軟提供。操作系統(tǒng)與MDD層之間通過DDI(設備驅動接口)進行交互。MDD層也實現(xiàn)了中斷處理線程IST，并定義一些與PDD層的接口函數，這些接口函數稱為DDSI(設備驅動服務接口)。
    用％_WINCEROOT％來表示Windows CE的安裝根目錄，符合‘550工業(yè)規(guī)范的串口驅動源碼主要位于＼％_WINCEROOT％＼PUBLIC＼COMMON＼OAK＼DRIVERS＼SERIAL下，主要看表1所列的一些重要文件。

    如圖1所示，串口應用程序通過設備管理器調用mdd．c中MDD層的標準流設備驅動接口COM_XXX，在COM_XXX中通過結構體 HW_INDEP_INFO中HWOBJ結構體調用串口硬件操作函數HWxxx；然后在cserpdd．cpp中GetSeri-alObject函數通過HW_VTBL類型數組IoVTb1將HWxxx映射為Serxxx系列函數，Serxxx系列函數則調用CSerialPDD類中的成員函數(其中的純虛函數由CserialP-DD的繼承類CP-dd16550實現(xiàn)，真正與物理底層操作的是CPdd16550的數據成員CReg16550中的 Write_XXX、Read_XXX函數)；最終通過調用WRITE_PORT_UCHAR和READ_PORT_UCHAR系統(tǒng)函數來實現(xiàn)。

2 WinCE6．0下的LPC3250串口驅動程序開發(fā)
    Windows CE的串口驅動程序開發(fā)中最重要的是兩點：配置串口相關的寄存器和處理中斷。配置寄存器，包括實現(xiàn)與物理底層操作的函數，將寄存器地址映射到內核進程的虛擬地址，在串口操作的不同階段配置好各種寄存器；處理中斷，包括將物理中斷映射為系統(tǒng)中斷，將中斷與事件綁定，中斷發(fā)生時進行相應的中斷處理。
    LPC3250串口與‘550工業(yè)規(guī)范的串口有差異，為了保證程序的通用性和盡量減少代碼量，在實現(xiàn)LPC3250串口驅動程序時，需要繼承 CPdd16550和CReg16550類，根據實際的硬件特性實現(xiàn)它們的純虛函數并擴展其虛函數的功能，配置硬件相關的寄存器和修改相關代碼。首先實現(xiàn) CReg16550的繼承類CRegLPC32xx，主要實現(xiàn)與物理底層操作的函數Write_xxx和Read_xxx，對串口寄存器進行讀寫操作。這里要注意的是LPC3250串口寄存器地址間隔是32位，而不是標準的8位；CPdd16550的繼承類Clpc32xxPdd16550UART本質還是個抽象類，同時為標準串口和高速串口服務，要重新實現(xiàn)Init、GetDivisorO-{Rate、GetWaterMark、 MapHardware、CreateHardwareAc-cess、CreateSerialObject、DeleteSerialObject等函數，其他的函數可以直接調用CPdd16550的成員函數，只需要修改相關串口寄存器的宏定義。
    在Clpc32xxPdd16550UART的Init函數中，GetIsrInfo以串口的Active注冊表鍵為依據查出物理中斷號，并保存在 DDKISRINFO結構體的dwlrq成員中。KernelloCon-trol函數將物理中斷號轉換為邏輯中斷號，符合條件就將邏輯中斷號回寫到注冊表中。相關代碼如下：

    接著調用父類CPdd16550的Init函數，創(chuàng)建中斷服務線程(IST)事件，并通過InterruptInitialize函數將事件與邏輯中斷號關聯(lián)起來，最后調用CreateHardwareAccess和MapHardware函數將串口基地址及相關寄存器片內地址映射到內核進程的虛擬地址。
    在MapHardware中，用GetWindowInfo根據串口的Active注冊表鍵獲得串口的全部I／O端口和內存地址信息，然后用 MmMapIoSpace函數將串口物理地址和相關控制寄存器地址轉換成內核進程的虛擬地址，以便后面對寄存器進行操作，部分代碼如下：

    CreateHardwareAccess函數根據MapHardware得到的m_pBaseAddress，構造一個CRegLPC32xx類實例，然后調用CRegLPC32xx類的Init函數確保串口控制器硬件進入穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
    根據LPC3250的數據手冊，設置標準UART的波特率需要設置小數波特率預分頻器和UART波特率發(fā)生器。當不用小數波特率預分頻器(即X=Y=1) 時，將標準UART的{Baudrate，DLM：DLL}的值定義一個數組BaudPairs[]。GetDivisorOfRate根據這個數組得到分頻系數，然后調用父類的成員函數SetBaudRate便可設置波特率。高速UART的波特率類似，只是波特率計算公式和分頻系數與標準UART不同。
    用GetWaterMark得到接收器FIFO的觸發(fā)深度，分別為16、32、48和60位，然后在CPdd16550的InitReceive中設置FIFO控制寄存器，默認的FIFO觸發(fā)深度是32位。
    Clpc32xxPdd16550UART是個抽象類，實現(xiàn)通用功能，具體的要分別由繼承的標準串口Clpc32xxPdd16550Stan- dardUART類和高速串口Clpc32xxPdd16550HighUART類實現(xiàn)。在各自初始化時，主要是配置各種寄存器，實現(xiàn)具體硬件差異化，包括：配置UART時鐘控制寄存器、時鐘模式寄存器和時鐘選擇寄存器，分別使能UART時鐘、設置自動時鐘模式、選擇相應的時鐘源作為分頻器的輸入時鐘；禁止UART3 Modem和UART6 IrDA功能；禁止UART的回送功能。
    特別要強調的是關于中斷的處理，串口驅動中斷可以用動態(tài)映射，也可以用靜態(tài)映射。在OEMInter-ruptHandler、 Clpc32xxPdd16550UART：：Init、CPdd16550：：Init、CPdd16550：：ThreadRun等處加入調試打印信息，可以較快地找到問題所在，確定硬件中斷是否映射為系統(tǒng)中斷、系統(tǒng)中斷與中斷事件是否綁定、中斷產生時是否進入相應的處理程序。中斷處理好了，串口驅動就基本完成了。
    上述工作結束后，就要添加串口的注冊表。以串口3為例，主要是設置動態(tài)鏈接庫DLL、設備基地址、中斷號、前綴名、被加載的順序等。根據注冊表的 DeviceArrayIn-dex、CreateSerialObject就可以構造標準串口或高速串口類實例了， DeleteSerialObject在退出驅動時刪除實例。具體代碼如下：