簡述Windows CE. net的AD7854驅(qū)動程序開發(fā)

引 言

AD7854是一款高速、低功耗的12位并行接口模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，其工作電壓范圍是3～5 V，采樣頻率最高為200 kHz。由于AD7854在正常的工作模式下功耗為5.4mW，在節(jié)電模式下功耗為3.6μW，因此在便攜式設(shè)備中得到廣泛的應用。當前，在先進的便攜設(shè)備中，大量引進嵌入式操作系統(tǒng)對系統(tǒng)資源進行管理，因此開發(fā)硬件設(shè)備的驅(qū)動成為構(gòu)建便攜式系統(tǒng)的一個重要工作。S3C2410處理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T處理器核，采用0.18um制造工藝的32位微控制器。該處理器擁有：獨立的16KB指令Cache和16KB數(shù)據(jù)Cache，MMU，支持TFT的LCD控制器，NAND閃存控制器，3路UART，4路DMA，4路帶PWM的Timer ，I/O口，RTC，8路10位ADC，Touch Screen接口，IIC-BUS 接口，IIS-BUS 接口，2個USB主機，1個USB設(shè)備，SD主機和MMC接口，2路SPI。S3C2410處理器最高可運行在203MHz。核心板的尺寸僅相當于名片的2/3大小，尺寸如此小巧的嵌入式核心板是國內(nèi)首創(chuàng)。開發(fā)商可以充分發(fā)揮想象力，設(shè)計制造出小體積，高性能的嵌入式應用產(chǎn)品。

1 AD7854與S3C2410的擴展設(shè)計

為確保AD7854在S3C2410的控制下完成采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，必須合理地設(shè)計接口電路。AD7854為12位并行模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，S3C2410是32位微處理器，因此，一次讀操作即可完成AD7854轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取。但是，對于AD7854校準寄存器的讀操作以及對各寄存器的寫操作都需要2個讀或?qū)懖僮鳌?/P>

為了提高S3C2410的驅(qū)動能力，在S3C2410與外設(shè)之間加入了一個雙向數(shù)據(jù)緩沖器74LVCl6245。設(shè)計的A／D轉(zhuǎn)換接口電路原理如圖1所示。

2 WindOWS CE.Ret設(shè)備驅(qū)動簡介

Windows CE.net設(shè)備驅(qū)動模型主要有兩種：本機設(shè)備驅(qū)動與流接口設(shè)備驅(qū)動。不同的驅(qū)動模型只能通過它們的軟件接口來區(qū)別，而不是它們適用的設(shè)備。驅(qū)動程序模型決定其輸出的軟件接口。

本機設(shè)備驅(qū)動程序適于集成到基于Windows CE.net平臺的設(shè)備，如通用LED驅(qū)動和電源驅(qū)動等。每種本機設(shè)備驅(qū)動程序都有精確的要求和特殊的目的，微軟提供了定制接口的方式來支持內(nèi)部設(shè)備驅(qū)動程序。一般來說，只有OEM開發(fā)商對本機設(shè)備驅(qū)動程序感興趣，而獨立硬件銷售商只開發(fā)附加的硬件驅(qū)動程序。

流接口設(shè)備驅(qū)動程序是一般類型的設(shè)備驅(qū)動程序。它表現(xiàn)為用戶一級的動態(tài)DLL，動態(tài)鏈接庫英文為DLL，是Dynamic Link Library 的縮寫形式，DLL 是一個包含可由多個程序同時使用的代碼和數(shù)據(jù)的庫，DLL不是可執(zhí)行文件。動態(tài)鏈接提供了一種方法，使進程可以調(diào)用不屬于其可執(zhí)行代碼的函數(shù)。函數(shù)的可執(zhí)行代碼位于一個 DLL 中，該 DLL 包含一個或多個已被編譯、鏈接并與使用它們的進程分開存儲的函數(shù)。DLL 還有助于共享數(shù)據(jù)和資源。多個應用程序可同時訪問內(nèi)存中單個DLL 副本的內(nèi)容。DLL 是一個包含可由多個程序同時使用的代碼和數(shù)據(jù)的庫。用來導出一組固定的函數(shù)，稱為“流接口函數(shù)”。應用程序可以通過文件系統(tǒng)接口函數(shù)（API）訪問這些接口函數(shù)，從而調(diào)用驅(qū)動程序，驅(qū)動硬件設(shè)備進行工作。在流接口驅(qū)動程序中，驅(qū)動程序負責把外設(shè)抽象成一個文件，而應用程序則使用操作系統(tǒng)提供的API對外設(shè)進行訪問。流接口驅(qū)動程序幾乎支持任何類型的、可以連接到基于Windows CE.net平臺的外部設(shè)備，例如打印機、調(diào)制解調(diào)器等。流接口設(shè)備驅(qū)動的體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 AD7854驅(qū)動設(shè)計與實現(xiàn)

由圖l所示的硬件電路可知，AD7854被直接映射到系統(tǒng)的內(nèi)存，它的物理地址是Oxl0000000，因此，該設(shè)備的驅(qū)動程序可以選用單片式流接口設(shè)備驅(qū)動模型。同時S3C24lO采用中斷的方式對AD7854的轉(zhuǎn)換結(jié)果進行讀取并啟動下一次的轉(zhuǎn)換。因此，開發(fā)A／D驅(qū)動主要由兩個部分組成：內(nèi)核部分和流接口函數(shù)部分。內(nèi)核部分主要完成中斷的處理，包括物理中斷到邏輯中斷的轉(zhuǎn)換，中斷的使能、禁止，喚醒中斷服務(wù)線程等工作。

3.1 AD7854中斷在WindOWS CE中的處理

內(nèi)核部分主要是修改Windows CE.net中與中斷相關(guān)的內(nèi)核文件，完成物理中斷到邏輯中斷的映射。由圖1可知，AD7854占用外部中斷0（EINTO）。為了讓操作系統(tǒng)能夠處理外部中斷O，必須對其關(guān)于中斷處理的內(nèi)核代碼進行修改。主要修改的內(nèi)核文件如下：

①修改％WIN（2ER（）0T％＼PLATFORM＼SMDK2410＼INC＼oalintr.h文件；

②修改％WINCEROOT％＼PLATFORM＼smdk2410＼kernel＼hal＼arm＼armint.c文件中的OEMInterrupt Han—dler（）函數(shù)；

③在中斷服務(wù)線程（IST）中調(diào)用InterruptEnable（）、InterruptDisable（）、InterruptDone（）等函數(shù)對中斷進行操作時，系統(tǒng)內(nèi)核調(diào)用OEMInterTuptEnable（）、（）EMInter—ruptDisable（）、（）EMInterruptDone（），對中斷寄存器進行設(shè)置，完成中斷允許、中斷禁止和中斷完成操作。對這3個OEM函數(shù)的修改，是通過修改％WINCERO0T％＼PLATFORM＼smdk2410＼kernel＼hal＼cfw.c文件完成的。

內(nèi)核文件的修改可以參照內(nèi)核文件函數(shù)的具體實現(xiàn)來完成。經(jīng)過對Windows CE.net內(nèi)核文件的修改，完成了物理中斷EINTO到邏輯中斷號SYSINTR_ADC的映射。

3.2 AD7854流接口函數(shù)的實現(xiàn)

流接口驅(qū)動程序?qū)嵸|(zhì)上就是一個動態(tài)鏈接庫，在Windows CE.net中，流接口函數(shù)一共有10個。這些流接口函數(shù)并不需要每個都要有具體的實現(xiàn)代碼，關(guān)鍵是要根據(jù)設(shè)備的具體工作流程來完成相應的接口函數(shù)。本設(shè)計中開發(fā)的AD7854的驅(qū)動程序主要實現(xiàn)的接口函數(shù)為：XXX_Deinit、XXX_Init、XXX_Open、XXX_Close、XXX_Read、XXX_Write。XXX為設(shè)備文件名的前綴，由于開發(fā)的是模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的驅(qū)動，故在此將該前綴命名為“ADC”。以下具體介紹在Platform Builder開發(fā)環(huán)境下AD7854驅(qū)動的開發(fā)過程。

首先，在Platform Builder4.2開發(fā)環(huán)境下為AD7854的驅(qū)動建立一個WCE Dynamic—Link Library工程，隨后就可以在該工程下完成各流接口函數(shù)。

（1）AD7854的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在編寫流接口函數(shù)之前，應該定義設(shè)備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這是對現(xiàn)實設(shè)備的抽象。根據(jù)AD7854在操作中所涉及的CPU相關(guān)存儲器以及AD7854內(nèi)部操作的需要，現(xiàn)將AD7854抽象成以下結(jié)構(gòu)類型：

AD7854的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以看作是與AD7854相關(guān)的邏輯體。通過WindowsCE.net提供的內(nèi)存映射函數(shù)VirtualAl—loe（）和VirtualCopy（），可以將邏輯體與具體的物理地址關(guān)聯(lián)起來，完成對物理存儲器的設(shè)置。

（2）流接口函數(shù)的開發(fā)

流接口函數(shù)為應用程序操作硬件提供統(tǒng)一的接口，完成對硬件的抽象工作。一個流接口函數(shù)實質(zhì)上就是提供某一特定功能的模塊，根據(jù)硬件的不同，各接口函數(shù)實現(xiàn)的內(nèi)容千差萬別。有的接口函數(shù)需要很多的代碼，有的就是一個空的函數(shù)體。本文結(jié)合硬件具體介紹其實現(xiàn)過程：

①PADC_CONTEXT ADC_Init（LPCTSTR pCon—text，LPCVOID lpvBusContext）。該接口函數(shù)在驅(qū)動程序加載時，由設(shè)備管理器調(diào)用。在該函數(shù)中主要完成硬件初始化工作。

ADC_Init函數(shù)需按照一定的順序完成驅(qū)動的初始化工作，其內(nèi)部函數(shù)的調(diào)用順序如圖3所示。ADC_Init調(diào)用成功以后，將返回AD7854結(jié)構(gòu)體的首地址——pADC，同時表明該驅(qū)動加載成功。

②DWORD ADC_Read（PADC_CONTEXT pADC，PUCHAR pBuffer，DWORD Count）。該接口函數(shù)主要完成對AD7854.的讀操作，代碼是對操作的抽象。為了更好地體現(xiàn)開發(fā)過程，首先介紹一下AD7854的讀操作過程。AD7854一次輸出16位數(shù)據(jù)，分成2次輸出（高8位、低8位）。在讀寫時序中，除了通過對CPU的存儲寄存器的相關(guān)配置以滿足時間上的要求外，另一個重要的地方就是注意滿足高字節(jié)使能輸出引腳（HBEN）的需要。具體是在輸出高字節(jié)時，該引腳應輸入高電平。AD7854輸出一次16位數(shù)據(jù)時有兩種輸出方式：其一就是高8位先輸出，然后是低8位輸出（與此相對應，HBEN引腳在AD7854讀時序中第1個字節(jié)為高電平，第2個字節(jié)為低電平）；其二剛好相反。

由圖3可知，HBEN的電平由S3C2410的地址線O確定，因此在一個AD7854的讀時序中地址線O應改變一次自己的狀態(tài)。同時AD7854的片選與LnGCS2相連，這也就構(gòu)成了AD7854的兩個讀物理地址：0x1000 0000和0x1000 0001。AD7854的讀周期時序如圖4所示。

由此可開發(fā)AD7854讀接口函數(shù)，具體代碼如下：

寫接口函數(shù)DWORD ADC_Write（PADC_CON—TEXT pADC，PUCHAR pBuffer，DWORD Count），主要完成對。AD7854的寫操作。AD7854的寫操作過程和讀操作很相似，代碼的實現(xiàn)過程也基本相同，在此就不再贅述。

編寫導出函數(shù)和注冊表文件，編譯生成d11文件，通過PB將其制作成CEC文件，在定制操作系統(tǒng)時可以將驅(qū)動程序加入操作系統(tǒng)中。

4 結(jié) 論

Windows? CE .NET 是 Windows CE 3.0 的后續(xù)產(chǎn)品，它不僅是一個功能強勁的實時嵌入式操作系統(tǒng)，而且提供了眾多強大工具，允許用戶利用它快速開發(fā)出下一代的智能化小體積連接設(shè)備。借助于完善的操作系統(tǒng)功能和開發(fā)工具， Windows CE .NET 為開發(fā)人員提供了構(gòu)建、調(diào)試和部署基于 Windows CE.NET 的定制設(shè)備所需的一切特性。平臺開發(fā)工具 Platform Builder 是一個完全集成的開發(fā)環(huán)境（ IDE ），并且包括一個軟件開發(fā)工具包（ SDK ）導出工具。 Windows CE .NET 支持 Microsoft eMbedded Visual C++? 和 Microsoft Visual Studio? .NET ，為面向 Microsoft .NET Compact Framework （ Microsoft .NET Framework 的一個子集）的 Web 服務(wù)和應用程序開發(fā)提供了一個完整的開發(fā)環(huán)境。利用這些工具，開發(fā)人員可以迅速開發(fā)出能夠在最新硬件上運行各種應用程序的智能化設(shè)計。Windows CE.net是多任務(wù)實時嵌入式操作系統(tǒng)，具有良好的圖形界面，實時性良好、功能強大，適用于工業(yè)控制領(lǐng)域。本文以AD7854的驅(qū)動開發(fā)為例，闡述了Windows CE.net對外部中斷的處理過程和流接口驅(qū)動的開發(fā)方法。該驅(qū)動程序已成功應用在所開發(fā)的作業(yè)環(huán)境監(jiān)測與評價系統(tǒng)中，在微氣候各指標的監(jiān)測方面應用效果良好。